基于图像矩的旋转机械故障特征提取方法.pdf

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1、2012年11月机床与液压NOV．2012第40卷第21期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40NO．21DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．21．045基于图像矩的旋转机械故障特征提取方法隋文涛，张丹(1．山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049；2．山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049)摘要：为充分利用旋转机械振动信号的多维图形信息，以提高故障诊断准确率，介绍了希尔伯特包络和双谱概念，由此引入振动信号的包络双谱图，提出了利用双谱图矩来表征轴承运行状态。对比分析了其

2、他图像特征提取技术，实验验证了基于振动谱图矩特征识别故障诊断方法的可行性。关键词：故障诊断；矩特征；旋转机械；特征提取中图分类号：TP306文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)21—171—2MethodforFeatureExtractionofRotatingMachineryFaultBasedonImageMomentSUIWentao．ZHANGDan(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversityofTechnology，ZiboShandong25504

3、9，China；2．SchoolofElectrical&ElectronicEngineering，ShandongUniversityofTechnology，ZiboShandong255049，China)Abstract：Inordertofullyutilizemulti—dimensionsimageinformationofvibrationsignalsfromrotatingmachinery，forimprovingfaultdiagnosisaccuracy，theconceptofHilbertenvelopea

4、ndbi·spectrumwereintroduced．Onthisbasis，thebi—spectrumofvibrationsignalenvelopewasmade，andusingthemomentsstatisticsofbi—spectrumtorevealtheoperatingconditionofrollingbeatingswaspro—posed．Comparativeanalysisofotherimagefeatureextractiontechniqueswasmade．Theexperimentsvalid

5、atethatthediagnosismethodoffaultpatternrecognitionthroughmomentsfeaturesisfeasible．Keywords：Faultdiagnosis；Momentfeature；Rotatingmachinery；Featureextraction旋转机械是电力、石化、航空、汽车等行业中的研究通过图像技术进行智能故障识别。关键设备，如果发生故障会给企业造成停产甚至安全作者以滚动轴承为对象，提出了基于希尔伯特包事故，因此对这些设备进行状态监测与故障诊断具有络分析和双谱分析的组合

6、方法提取信号的故障特征。重要意义。先形成包络双谱图，然后生成双谱灰度图，利用双谱图像识别技术在工业和工程领域中有着广泛的应灰度图的矩特征统计量来表征双谱图特征。实验结果用，但在故障诊断方面的应用和研究相对较少。表明，基于矩特征的双谱图像识别方法能有效地进行文献[4]从故障振动信号产生灰度图形，并提轴承的各种故障模式分类。取纹理分布特征。但纹理特征只是图像特征部分，1希尔伯特一双谱没有考虑其他图像特征。结合希尔伯特包络分析和双谱分析的特点，采用文献[5]指出连续小波灰度图能揭示齿轮箱和希尔伯特一双谱分析方法。先求信号的行包络，再对轴承冲击故

7、障信息，但只介绍了靠人为观察识别故包络进行双谱分析，生成双谱图。采用美国西储大学障，没有研究其智能识别的方法。电气实验室提供的数据，轴承型号为6205—2RSJEM，高阶谱分析方法是近年来发展较快的信号处理方轴的转速为1772r／min，采样频率12000Hz，数据法。双谱是高阶谱的一个子集，主要揭示信号的非线长度为1024。性和非高斯性，可以定量地描述信号中与故障密切联4种运行状态(外圈故障、内圈故障、滚动体故系的非线性特征，具有很强的消噪能力。目前有些研障和正常运行)下的振动信号生成双谱图如图1所究将双谱运用到滚动轴承的故障诊断中，但

8、没有深入示。由图1可看出，在不同类型故障的希尔伯特一双收稿日期：2011—1O一13基金项目：山东省自然科学基金资助项目(ZR2012EEL06)作者简介：隋文涛(1977一)，男，副教授，博