تشخیص خطای چرخ دنده پلیمری برمبنای سیگنال صوتی و تبدیل بسته موجک

چرخ دنده ها بخش بسیار مهمی از تجهیزات مختلف مکانیکی در صنعت هستند. به دلیل آن که در فرایندهای مکانیکی، دندانه ها در طولانی مدت تحت بار قرار می گیرند، سطح دندانه آن ها معمولا فرسوده، ساییده و حتی شکسته می شود. تشخیص به موقع خطا نه تنها می تواند چرخه عمر چرخ دنده ها را افزایش دهد بلکه حتی می تواند از تلفات اموال و تلفات ناشی از خرابی ها نیز جلوگیری نماید. بنابراین، نظارت و تشخیص سلامت چرخ دنده ها برای اطمینان از عملکرد طبیعی ماشین های گرانبها در صنعت امری ضروری است. در این پژوهش، تشخیص خطا در چرخ دنده های پلیمری، با استفاده از سیگنال صوتی به عنوان یک روش بازرسی غیرتماسی مدنظر قرار گرفته است. بدین منظور از ۵۰ زوج چرخ دنده در وضعیت سالم، دندانه های ساییده شده و دندانه های شکسته شده در دو سرعت ۶۶ و ۹۹ دور بر دقیقه، سیگنال صوت ضبط شده است. در ادامه با استفاده از تبدیل بسته موجک (WPT)، سیگنال صوت در حوزه زمان – فرکانس تجزیه شده و ۱۲ ویژگی آماری از ۱۶ ضریب سطح چهارم WPT استخراج شده است. به منظور بررسی عملکرد الگوریتم تشخیص خطا از چهار طبقه بند جداساز خطی، K نزدیک ترین همسایه، درخت تصمیم و ماشین بردار پشتیبان استفاده شده است. مقادیر معیارهای دقت، نرخ مثبت واقعی، نرخ منفی واقعی، ارزش پیش بینی مثبت، ارزش پیش بینی منفی، میانگین هندسی، نمره F۱ و ضریب همبستگی متیوز، نشان داده است که با استفاده از WPT، می توان تمایز معنی داری میان چرخ دنده های سالم و معیوب پیدا کرد. از این رو، روش پیشنهادی یک رویکرد مناسب، برای تشخیص خطای به موقع چرخ دنده های پلیمری مورد استفاده در تجهیزات مکانیکی است.

کلیدواژه ها:

Fault Detection ، Polymer Gear ، Time-Frequency Domain ، Wavelet Packet Transform ، Non-Contact inspection ، تشخیص خطا ، چرخ دنده پلیمری ، حوزه زمان – فرکانس ، تبدیل بسته موجک ، بازرسی غیرتماسی