ニューラルネットワークによる機械の故障予知診断システム

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650256
• Research Institution: Fukui University
• Principal Investigator: 朝倉 俊行 福井大学, 工学部, 教授 (70027803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 見浪 護 福井大学, 工学部, 助教授 (80262608)
• Keywords: 故障診断 / ニューラルネットワーク / 学習 / 音声信号 / スペクトル / システム同定 / 故障予知 / センサー

Research Abstract

機械が高機能・高精度化するほど故障を検知することは難しくなる。このため簡便で精度の良い故障診断システムが必要となる。本研究は熟練した技術者がわづかな機械の異常音により故障を検知する手法を、神経回路網と音声信号に基づき実現する新しい故障診断システムを提案したものである。本研究を通して次のような成果を得た。
(1) 機械システムの同定 対象とする診断システムの動特性を記述する数学モデルは本質的に非線形システムとなるので、ニューラルネットワークを用いて対象システムの正確なシステム同定を行う手法を確立した。またこのシステム同定から故障予知が行える可能性を確認した。
(2) 故障検知回路への応用 ニューラルネットワークにより正常動作と故障状態のスペクトルデータを学習させ、実システムの時系列データから故障の診断を行う故障検知回路を構成した。
(3) 実システムへの応用 この故障診断回路を木材加工機械(合板製作)へ応用し、機械の音声信号に基づき故障診断(バイトの刃先の欠けやたわみによる不良品発生)を行った。実験結果より良好な診断が行われ、実用化の可能性を確認した。
以上の研究から、簡便で精度の良い故障診断システムを実現できた。このシステムを用いて、ドリルによる金属加工機の刃先異常診断や現在問題となっているトンネル内コンクリートの劣化診断などにも応用できることを確認している。

Research Products

• [Publications] 朝倉俊行他3名: "ニューラルネットワークによる機械の故障診断システム"日本機械学会論文集(C編). 65-632. 194-200 (1999)
• [Publications] T.Asakura et al.2: "A Study of Fault Diagnosis System Using Neural Networks"Proceedings of IMEKO-XV World Congress. 8,TC-10. 39-44 (1999)
• [Publications] T.Asakura et al.2: "Machine's Fault Diagnosis System Using Neural Networks"Proceedings of the 30th ISCIE International Symposium. 1. 215-220 (1998)
• [Publications] T.Asakura et al.2: "A Study of Fault Diagnosis System Using Neural Networks"Proceedings of the 29th ISCIE International Symposium. 1. 19-24 (1997)
• [Publications] T.Asakura et al.3: "Fault Diagnosis System of Machine Using Neural Networks and Its Applications"福井大学工学部研究報告. 45-1. 1-10 (1997)
• [Publications] 山本鎮男編、朝倉俊行他著: "ヘルスモニタリング-機械・プラント・建築・土木建造物・医療の健全性監視-"共立出版. 255 (1999)