Condition Monitoring in Gear System Using Spike Wavelet Transform

스파이크 웨이블렛 변환을 이용한 기어 시스템의 건전성 감시

Impulsive sound and vibration signals in gear system are often associated with their faults. Thus these impulsive sound and vibration signals can be used as indicators in condition monitoring of gear system. The traditional continuous wavelet transform has been used for detection of impulsive signals. However, it is often difficult for the continuous wavelet transform to identify spikes at high frequency and meshing frequencies at low frequency simultaneously since the continuous wavelet transform is to apply the linear scaling (a-dilation) to the mother wavelet. In this paper, the spike wavelet transform is developed to extract these impulsive sound and vibration signals. Since the spike wavelet transform is to apply the non-linear scaling, it has better time resolution at high frequency and frequency resolution at low frequency than that of the continuous wavelet transform respectively. The spike wavelet transform can be, therefore, used to detect fault position clearly without the loss of information for the damage of a gear system. The spike wavelet transform is successfully is applied to detection of the gear fault with tip breakage.

기어 시스템의 충격음과 충격 신호는 대개 기어의 결함과 관련이 있다. 그래서 이러한 충격음과 충격 신호는 기어 시스템의 건전성 감시의 주요 요소로 사용되어진다. 본 연구에서는 이런 충격음과 충격 신호를 효율적으로 추출해 내기 위해 스파이크 웨이블렛 변환을 이용하는 방법을 제안한다. 스파이크 웨이블렛 변환은 기존에 제안된 연속 웨이블렛 변환의 한계점인 임의의 영역에서의 시간-주파수 분해능의 스케일 변수에 대한 선형성을 보완하여 비 선형적으로 이것을 조절할 수 있게 하였다. 이로 인해서 스파이크 웨이블렛 변환은 관심 주파수를 기준으로 연속 웨이블렛 변환보다 고주파 영역에서는 시간 분해능이 향상되고 동시에 저주파 영역에서는 주파수 분해능이 향상되어 기어 결함에 대한 정보 손실 없이 기어의 결함 위치를 보다 명확히 판단할 수 있는 장점을 가진다. 또한 본 연구에서는 상단 절손의 결함을 갖는 기어에 대한 실험을 통해 본 연구에서 제안하는 스파이크 웨이블렛 변환의 유용성을 검증하였다.