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진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템 및 방법

  • 기술번호 : KST2019035516
  • 담당센터 : 서울서부기술혁신센터
  • 전화번호 : 02-6124-6930
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 진동을 이용한 회전체의 고장 예측 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전체의 회전에 의해 발생되는 진동에 대한 진동데이터를 수집하고, 수집되는 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 정보 엔트로피를 측정하여 회전체의 고장 가능성을 예측 및 진단하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Int. CL G01M 7/02 (2006.01.01) G01H 1/00 (2006.01.01) G06F 17/10 (2006.01.01) G01M 13/02 (2019.01.01)
CPC G01M 7/025(2013.01) G01M 7/025(2013.01) G01M 7/025(2013.01) G01M 7/025(2013.01) G01M 7/025(2013.01)
출원번호/일자 1020170037476 (2017.03.24)
출원인 한국항공대학교산학협력단
등록번호/일자 10-1874472-0000 (2018.06.28)
공개번호/일자
공고번호/일자 (20180802) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 등록
심사진행상태 수리
심판사항
구분 신규
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2017.03.24)
심사청구항수 11

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국항공대학교산학협력단 대한민국 경기도 고양시 덕양구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김석구 대한민국 경기도 고양시 일산동구
2 안다운 대한민국 경상북도 영천시
3 최주호 대한민국 서울특별시 종로구

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 김윤보 대한민국 서울특별시 구로구 디지털로**길 ** ***호(구로동, 삼성아이티밸리)(특허법인현)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 한국항공대학교산학협력단 경기도 고양시 덕양구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 [특허출원]특허출원서
[Patent Application] Patent Application
2017.03.24 수리 (Accepted) 1-1-2017-0292281-17
2 의견제출통지서
Notification of reason for refusal
2017.11.27 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2017-0826558-31
3 [거절이유 등 통지에 따른 의견]의견(답변, 소명)서
[Opinion according to the Notification of Reasons for Refusal] Written Opinion(Written Reply, Written Substantiation)
2018.01.26 수리 (Accepted) 1-1-2018-0092127-04
4 [명세서등 보정]보정서
[Amendment to Description, etc.] Amendment
2018.01.26 보정승인간주 (Regarded as an acceptance of amendment) 1-1-2018-0092128-49
5 등록결정서
Decision to grant
2018.06.15 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2018-0404845-99
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2019.01.03 수리 (Accepted) 4-1-2019-5001058-51
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.02.26 수리 (Accepted) 4-1-2020-5043901-23
번호, 청구항의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 청구항 표입니다.
번호 청구항
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사이클에 따른 시간영역 진동데이터, 상기 사이클에 따른 시간영역 진동데이터에 대응하는 주파수영역 진동데이터 및 상기 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피 데이터를 사이클에 따라 누적 저장하는 저장부;회전체에 연결되어 상기 회전체의 회전 시 발생되는 진동을 측정하여 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 출력하는 진동측정부; 및상기 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하고, 진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 주파수별로 누적하여 상기 저장부에 저장하며, 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피를 생성하여 상기 저장부에 저장하고, 상기 저장부에 누적되어 저장되는 누적 에너지 엔트로피 데이터가 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 제어부를 포함하고,상기 제어부는,상기 진동측정부를 통해 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 수집하여 상기 저장부에 누적 저장하는 진동데이터 수집부;상기 진동데이터 수집부를 통해 수집된 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 고속 푸리에 변환을 수행하여 상기 시간영역 진동데이터에 포함된 적어도 하나 이상의 주파수 각각에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환하는 주파수영역 변환부;상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하고, 상기 저장부에 저장하는 엔트로피 생성부; 및상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 고장 가능성을 판단하는 고장 예측부를 포함하고,상기 제어부는,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터들 중 주파수 에너지 감소폭이 큰 순서대로 일정 개수의 주파수별 주파수 영역 진동데이터를 선택하여 출력하는 주파수 선택부를 더 포함하되,상기 엔트로피 생성부는 상기 선택된 주파수별 주파수 영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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사이클에 따른 시간영역 진동데이터, 상기 사이클에 따른 시간영역 진동데이터에 대응하는 주파수영역 진동데이터 및 상기 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피 데이터를 사이클에 따라 누적 저장하는 저장부;회전체에 연결되어 상기 회전체의 회전 시 발생되는 진동을 측정하여 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 출력하는 진동측정부; 및상기 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하고, 진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 주파수별로 누적하여 상기 저장부에 저장하며, 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피를 생성하여 상기 저장부에 저장하고, 상기 저장부에 누적되어 저장되는 누적 에너지 엔트로피 데이터가 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 제어부를 포함하고,상기 제어부는,상기 진동측정부를 통해 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 수집하여 상기 저장부에 누적 저장하는 진동데이터 수집부;상기 진동데이터 수집부를 통해 수집된 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 고속 푸리에 변환을 수행하여 상기 시간영역 진동데이터에 포함된 적어도 하나 이상의 주파수 각각에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환하는 주파수영역 변환부;상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하고, 상기 저장부에 저장하는 엔트로피 생성부; 및상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 고장 가능성을 판단하는 고장 예측부를 포함하고,상기 제어부는,상기 주파수별 주파수 영역 진동데이터의 주파수 에너지를 정량화하여 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터를 생성하여 출력하는 주파수 에너지 계산부를 더 포함하되,상기 엔트로피 생성부는,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대응하는 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터의 주파수 에너지에 대한 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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제2항에 있어서,상기 제어부는,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터들 중 주파수 에너지 감소폭이 큰 순서대로 일정 개수의 주파수별 주파수 영역 진동데이터를 선택하여 출력하는 주파수 선택부를 더 포함하되,상기 엔트로피 생성부는 상기 선택된 주파수별 주파수 영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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사이클에 따른 시간영역 진동데이터, 상기 사이클에 따른 시간영역 진동데이터에 대응하는 주파수영역 진동데이터 및 상기 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피 데이터를 사이클에 따라 누적 저장하는 저장부;회전체에 연결되어 상기 회전체의 회전 시 발생되는 진동을 측정하여 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 출력하는 진동측정부; 및상기 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하고, 진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 주파수별로 누적하여 상기 저장부에 저장하며, 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대한 에너지 엔트로피를 생성하여 상기 저장부에 저장하고, 상기 저장부에 누적되어 저장되는 누적 에너지 엔트로피 데이터가 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 제어부를 포함하고,상기 제어부는,상기 진동측정부를 통해 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 수집하여 상기 저장부에 누적 저장하는 진동데이터 수집부;상기 진동데이터 수집부를 통해 수집된 사이클에 따른 시간영역 진동데이터를 고속 푸리에 변환을 수행하여 상기 시간영역 진동데이터에 포함된 적어도 하나 이상의 주파수 각각에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환하는 주파수영역 변환부;상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하고, 상기 저장부에 저장하는 엔트로피 생성부; 및상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 고장 가능성을 판단하는 고장 예측부를 포함하고,상기 엔트로피 생성부는,하기 수학식 3에 의해 엔트로피를 산출하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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제1항에 있어서,상기 회전체의 고장 발생 가능성을 경보하는 경보부를 더 포함하고,상기 제어부는, 상기 고장 발생 가능성 판단 시 상기 경보부를 통해 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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제6항에 있어서,상기 경보부는,회전체의 고장 정보, 측정된 시간영역 진동데이터, 누적 시간영역 진동데이터, 주파수영역 진동데이터, 누적 주파수영역 진동데이터, 누적 에너지 엔트로피 데이터 중 적어도 하나 이상을 텍스트, 그래픽 중 적어도 하나 이상으로 표시하는 디스플레이부;상기 회전체의 고장 발생 가능성을 경고음 및 경고 음성 중 하나로 출력하는 경고음 발생부; 및상기 회전체의 고장 정보, 측정된 시간영역 진동데이터, 누적 시간영역 진동데이터, 주파수영역 진동데이터, 누적 주파수영역 진동데이터, 누적 엔트로피 데이터 중 적어도 하나 이상을 미리 설정된 관리자의 관리자 단말기로 전송하는 유무선 통신부 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 시스템
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제어부가 회전체에 연결된 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 저장부에 누적하여 저장하는 시간영역 진동데이터 획득 과정;상기 제어부가진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 누적하여 상기 저장부에 저장하는 주파수영역 변환 과정;상기 제어부가 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하여 생성된 에너지 엔트로피 데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하는 에너지 엔트로피 생성 과정;상기 제어부가 갱신된 상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 고장 발생 가능성 판단 과정; 및상기 제어부가 결함 가능성이 있는 것으로 판단될 때 경보부를 통해 회전체의 고장 발생 가능성을 경보하는 경보 과정을 포함하되,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터들 중 주파수 에너지 감소폭이 큰 순서대로 일정 개수의 주파수별 주파수 영역 진동데이터를 선택하여 출력하는 주파수 선택 과정을 더 포함하고,상기 엔트로피 생성 과정에서 엔트로피 생성부가 상기 선택된 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 방법
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제8항에 있어서,상기 제어부가 상기 주파수별 주파수 영역 진동데이터의 주파수 에너지를 정량화하여 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터를 생성하여 출력하는 주파수 에너지 계산 과정을 더 포함하되,상기 엔트로피 생성 과정에서 엔트로피 생성부가,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대응하는 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터의 주파수 에너지에 대한 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 방법
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제어부가 회전체에 연결된 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 저장부에 누적하여 저장하는 시간영역 진동데이터 획득 과정;상기 제어부가 진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 누적하여 상기 저장부에 저장하는 주파수영역 변환 과정;상기 제어부가 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하여 생성된 에너지 엔트로피 데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하는 에너지 엔트로피 생성 과정;상기 제어부가 갱신된 상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 고장 발생 가능성 판단 과정; 및상기 제어부가 결함 가능성이 있는 것으로 판단될 때 경보부를 통해 회전체의 고장 발생 가능성을 경보하는 경보 과정을 포함하되,상기 제어부가 상기 주파수별 주파수 영역 진동데이터의 주파수 에너지를 정량화하여 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터를 생성하여 출력하는 주파수 에너지 계산 과정을 더 포함하고,상기 엔트로피 생성 과정에서 엔트로피 생성부가,상기 주파수별 주파수영역 진동데이터에 대응하는 주파수별 진동신호 정량화 주파수 에너지 데이터의 주파수 에너지에 대한 엔트로피를 계산하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 방법
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제8항에 있어서,상기 고장 발생 가능성 판정 과정은,상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부를 판단하는 고장 발생 가능성 모니터링 단계; 상기 고장 발생 가능성 모니터링 단계에서 상기 엔트로피 값이 기준치 미만으로 떨어지면 상기 회전체에 고장 발생 가능성이 있는 것으로 결정하고, 기준치 이상이면 정상인 것으로 결정하는 고장 발생 가능성 판단 단계; 및상기 엔트로피 값이 기준치 이상이면 상기 회전체 고장발생률을 계산하는 고장발생률 계산단계를 포함하고,상기 경보 단계에서 상기 고장발생률을 경보부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 방법
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제어부가 회전체에 연결된 진동측정부를 통해 측정되는 시간영역 진동데이터를 저장부에 누적하여 저장하는 시간영역 진동데이터 획득 과정;상기 제어부가 진동측정부를 통해 측정된 상기 시간영역 진동데이터에 대한 적어도 하나 이상의 주파수에 대한 주파수별 주파수영역 진동데이터로 변환한 후, 변환된 주파수영역 진동데이터를 누적하여 상기 저장부에 저장하는 주파수영역 변환 과정;상기 제어부가 상기 주파수별 주파수영역 진동데이터의 주파수 에너지에 대한 에너지 엔트로피를 계산하여 생성된 에너지 엔트로피 데이터를 상기 저장부에 누적하여 저장하는 에너지 엔트로피 생성 과정;상기 제어부가 갱신된 상기 에너지 엔트로피 데이터의 엔트로피 값이 미리 설정된 기준치 미만으로 떨어지는지의 여부에 따라 상기 회전체의 고장 발생 가능성을 판단하는 고장 발생 가능성 판단 과정;및상기 제어부가 결함 가능성이 있는 것으로 판단될 때 경보부를 통해 회전체의 고장 발생 가능성을 경보하는 경보 과정을 포함하되,상기 엔트로피는,하기 수학식 3에 의해 엔트로피를 산출되는 것을 특징으로 하는 진동신호의 주파수 에너지를 이용한 회전체 고장 예측 방법
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순번 연구부처 주관기관 연구사업 연구과제
1 국토교통부 한국철도공사 철도기술연구사업 철도차량 주요부품 결함발생 차.지상 조기검출 모듈 및 운영기술 개발