EA201800071A1 20190329 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2019\PDF/201800071 Полный текст описания [**] EA201800071 20171113 Регистрационный номер и дата заявки KZ2017/0725.1 20170831 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21903 Номер бюллетеня [**] ВИБРОАНАЛИЗАТОР С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ БЛОКОМ ОБРАБОТКИ ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ Название документа [8] G01H 1/00 Индексы МПК [KZ] Кошеков Кайрат Темирбаевич, [KZ] Астапенко Наталья Владимировна, [KZ] Савостин Алексей Александрович, [KZ] Калантаевская Наталья Игоревна, [KZ] Латыпов Сергей Ильдусович, [RU] Кликушин Юрий Николаевич Сведения об авторах [KZ] КОШЕКОВ КАЙРАТ ТЕМИРБАЕВИЧ Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201800071a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Изобретение относится к области обработки временных измерительных сигналов, позволяющих оценивать состояние механизмов и машин, диагностировать дефекты в оборудовании. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - установление логических связей между типами дефектов и значениями оценок степени регулярности - хаотичности. Технический результат достигается за счет применения виброанализатора с интеллектуальным блоком, проводящего не только традиционный параметрический и функциональные анализы, но и цифровую обработку временных характеристик измерительных сигналов. Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных характеристик измерительных сигналов включает датчик вибраций, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки измерительных сигналов, индикаторное устройств. Интеллектуальный блок содержит базу данных, включающую количественные значения идентификационных параметров временных характеристик измерительного сигнала и лингвистические экспертные оценки и заключения, и базу знаний, проводящую интеллектуальный анализ временных характеристик сигналов, введенных в преобразователь, на основе которого формируется массив параметров идентификационных измерений.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к области обработки временных измерительных сигналов, позволяющих оценивать состояние механизмов и машин, диагностировать дефекты в оборудовании. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - установление логических связей между типами дефектов и значениями оценок степени регулярности - хаотичности. Технический результат достигается за счет применения виброанализатора с интеллектуальным блоком, проводящего не только традиционный параметрический и функциональные анализы, но и цифровую обработку временных характеристик измерительных сигналов. Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных характеристик измерительных сигналов включает датчик вибраций, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки измерительных сигналов, индикаторное устройств. Интеллектуальный блок содержит базу данных, включающую количественные значения идентификационных параметров временных характеристик измерительного сигнала и лингвистические экспертные оценки и заключения, и базу знаний, проводящую интеллектуальный анализ временных характеристик сигналов, введенных в преобразователь, на основе которого формируется массив параметров идентификационных измерений.


Евразийское (21) 201800071 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2019.03.29
(22) Дата подачи заявки 2017.11.13
(51) Int. Cl. G01H1/00 (2006.01)
(54) ВИБРОАНАЛИЗАТОР С ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ БЛОКОМ ОБРАБОТКИ ВРЕМЕННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
(31) 2017/0725.1
(32) 2017.08.31
(33) KZ
(96) KZ2017/080 (KZ) 2017.11.13
(71) Заявитель: КОШЕКОВ КАЙРАТ ТЕМИРБАЕВИЧ (KZ)
(72) Изобретатель:
Кошеков Кайрат Темирбаевич, Астапенко Наталья Владимировна, Савостин Алексей Александрович, Калантаевская Наталья Игоревна, Латыпов Сергей Ильдусович (KZ), Кликушин Юрий Николаевич (RU)
(57) Изобретение относится к области обработки временных измерительных сигналов, позволяющих оценивать состояние механизмов и машин, диагностировать дефекты в оборудовании. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение - установление логических связей между типами дефектов и значениями оценок степени регулярности - хаотичности. Технический результат достигается за счет применения виброанализатора с интеллектуальным блоком, проводящего не только традиционный параметрический и функциональные анализы, но и цифровую обработку временных характеристик измерительных сигналов. Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных характеристик измерительных сигналов включает датчик вибраций, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки измерительных сигналов, индикаторное устройств. Интеллектуальный блок содержит базу данных, вклю- I чающую количественные значения идентификационных параметров временных характеристик измерительного сигнала и лингвистические экспертные оценки и заключения, и базу знаний, проводящую интеллектуальный анализ временных характеристик сигналов, введенных в преобразователь, на основе которого формируется массив параметров идентификационных измерений.
Описание изобретения "Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных
сигналов"
МКИ G 01М15/00 G 01 М7/02
Изобретение относится к области обработки временных измерительных сигналов, позволяющих оценивать состояние механизмов и машин, диагностировать дефекты в оборудовании.
Для измерения вибрационных характеристик существуют приборы - виброанализаторы, предназначенные для измерения корректированных уровней виброускорения, виброскорости, октавных, третьоктавных и узкополосных спектров сигналов различных преобразователей.
Известны виброанализаторы (www.ros-diagnostics.ru; www.zetlab.com; просмотр 26.07.2017), недостаток которых в том, что этивиброанализаторы, содержащие стационарные и нестационарные составляющие, не оценивают свойства регулярности-хаотичности этих сигналов.
Задача, на решение которой направленно заявляемое изобретение - установление логических связей между типами дефектов и значениями оценок степени регулярности-хаотичности.
Технический результат достигается за счет применения виброанализатора с интеллектуальным блоком, проводящий не только традиционный параметрический и функциональные анализы, но и цифровую обработку временных характеристик измерительных сигналов.
Сущность изобретения
Для решения указанной задачи предлагается использовать теорию идентификационных измерений сигналов (ТИИС).
ТИИС - это комплекс интеллектуальных технологий (методов и инструментов) идентификации, распознавания и цифровой обработки формы и вариабельности сигналов в структуре глобальных эталонов. Комбинирование применения методов ТИИС и встраивание интеллектуальных инструментов в существующие системы для решения задач распознавания и идентификации сигналов позволило эффективно диагностировать и точно оценивать состояния топливных элементов, гидрошрегатов, нефтегазового оборудования.
Очевидно, если к существующим функциональным возможностям виброанализаторов дополнительно применить анализ временных характеристик входных сигналов, можно существенно повысить эффективность этих приборов.
Содержанием ТИИС являются измерения формы - распределения мгновенных значений и вариабельности - распределения временных интервалов сигнала и его характеристик с обработкой идентификационных параметров в структуре глобальных эталонов с помощью идентификационной шкалы (ИШ). На рисунке 1 представлена структура ИШ, включающая элементы, характерные для современных систем искусственного интеллекта.
Идентификационные IdP-тестеры - компьютерные инструменты преобразования массивов характеристик входных сигналов в идентификационные параметры (IdP-параметров). В качестве IdP-параметров могут выступать количественные значения и лингвистические характеристики, свойства которых подчиняются принципам масштабной инвариантности, эквивалентности и согласованной упорядоченности. Встроенная база данных (БД) содержит информацию об IdP-параметрах, сортированные имена формы и вариабельности эталонов. В качестве эталонов могут выступать также IdP-параметры - результаты преобразования сигналов определенных состояний объекта или названия сигналов с известными в теории информационно-измерительной технике законами распределений. Интеллектуальная мощность шкалы и разрешающая способность распознавания входных сигналов зависит от количества используемых эталонов.
Работа логического анализатора (ЛА) построена на выдаче экспертных оценок (количественных и качественных) или рекомендаций по результатам идентификационных измерений характеристик входного сигнала, применения методов и алгоритмов сортировки и фильтрации эталонов, сравнении идентификационных параметров сигналов с эталонными значениями, управлением измерительного процесса. Экспертные оценки формируются специалистом в предметной области.
Особенностью ИШ является возможность измерения формы и вариабельности не только временной, но и других, характеристик (спектральной, корреляционной, вейвлетной) сигнала.
В зависимости от конкретной формулировки задачи диагностики и мониторинга методики использования ТИИС могут быть разными.
В результате проведенных исследований был предложен метод обработки временных характеристик входного сигнала вибраций, базирующийся на технологиях оценки отклонений идентификационных параметров характеристик.
Алгоритмически метод реализуется следующими шагами.
Шаг 1. Ввод временной характеристики входного сигнала X(t), формирование для заданной выборки N массива распределений мгновенных значенийX(t)=*tXi,---XH]. Шаг 2. Создание 3-х шкал:
1) основная (измерительная) (М Scale) - мгновенные выборочные значения сигнала X(t);
2) прямая (D Scale) - ранжированные по возрастанию мгновенные значения сигнала X(t);
3) обратная (R Scale) - ранжированные по убыванию мгновенные значения сигнала X(t). Вторая и третья шкалы являются упорядоченными, постоянными для данной выборки.
Расстояние между ними задает диапазон, в пределах которого располагается измерительная шкала.
В таблице 1 представлен пример составления шкал.
Процесс идентификационного измерения состоит в сканировании входного сигнала по фазе - путем регистрового сдвига значений измерительной (M-Scale) шкалы (Табл. 1). При этом M-Scale меняет свое положение относительно других шкал.
Таблица 1 -Пример составления шкал
D Scale
М Scale
R Scale
Y = Sort XT
X(t)
Z = Sort X|
-3,01
-2,555
-1,89
-2,975
-2,03
-2,03
-2,905
-2,765
-2,1
-2,835
-2,31
-2,31
-2,765
-2,345
-2,345
-2,73
-2,905
-2,485
-2,555
-3,01
-2,555
-2,485
-2,73
-2,73
-2,345
-1,89
-2,765
-2,31
-2,835
-2,835
-2,1
-2,975
-2,905
-2,03
-2,485
-2,975
-1,89
-2,1
-3,01
Шаг 3. Определение расстояний измерительной шкалы относительно D Scale и R Scale при сканировании входного сигнала по фазе проводится по выражениям:
D = SUM[mod(y - х)], (1)
R = SUM[mod(z-x)]. (2)
В результате сканирования получаются две траектории движения измерительной шкалы и, соответственно, фазовый портрет (характеристика) сигнала.
Шаг 4. Состоит в определении относительных расстояний траекторий (D) и (R). Поскольку D Scale и R Scale являются упорядоченными (регулярными) и противоположно направленными, a M-Scale всегда располагается между ними, то возникает естественное предположение: "По середине между D-Scale и R-Scale располагается M-Scale, соответствующая абсолютно неупорядоченному (хаотическому) сигналу". Таким образом, возникает возможность количественной оценки свойств регулярности-хаотичности сигналов.
Для исследования предложенного метода в среде LabVIEW был разработан компьютерный прибор обработки временных характеристик сложных сигналов вибраций. Лицевая панель инструмента представлена на рисунке 2.
В верхней части лицевой панели располагаются индикаторы (мониторы) отображения характеристик для анализа и выдачи заключений экспертам:
- вид входного сигнала - временной характеристики диагностического сигнала;
- идентификационные параметры D и R отклонения измерительных шкал от границ при сканировании входного сигнала по фазе;
- фазовая характеристика D и R расстояний.
Также на панели расположены элементы управления экспериментальными исследованиями: переключатель формата сигналов (wav-txt), указатель места для ввода файла в прибор (filepathX), устройство ввода объема выборки (Progress), переключатель вывода результатов эксперимента в виде отдельного табличного файла (Excel).
В результате проведенных исследований с применением реальных диагностических сигналов были определены идентификационные параметры, достаточные для описания состояния объекта диагностики. На панели компьютерного прибора результаты идентификационных измерений представлены в нижней части в виде таблицы (File Name - Имя файла):
1) N - объем выборки сигнала;
2) Scale(X) - размер сигнала;
3) Scale(D) - размер левой границы (D);
4) Scale(R) - размер правой границы (R);
5) Max(D) - максимальное отклонение траектории (D);
6) IndMax(D) - координата максимального отклонения траектории (D);
7) Min(D) - минимальное отклонение траектории (D);
8) IndMin(D) - координата минимального отклонения траектории (D);
9) Max(R) - максимальное отклонение траектории (R);
10) IndMax(R) - координата максимального отклонения траектории (R);
11) Min(R) - минимальное отклонение траектории (R);
12) IndMin(R) - координата минимального отклонения траектории (R).
Предложен виброанализатор, проводящий не только традиционный параметрический и функциональный анализы, но и цифровую обработку временных характеристик измерительных сигналов. Структурная схема виброанализатора с интеллектуальным блоком обработки временных характеристик (БОВХ) измерительных сигналов представлена на рисунке 3.
На рисунке 3 также указаны блоки, характерные для существующих виброанализаторов: Д - датчик вибраций, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, БОИС - блок обработки измерительных сигналов, ИУ - индикаторной устройство.
Структурная схема БОВХ, раскрывающая принцип работы, представлена на рисунке 4.
Интеллектуальный блок БОВХ функционирует в двух режимах: "Вывод ЛХ" и "Запись ЛХ" и включает в себя два элемента: базу данных (БД) и базу знаний (БЗ). Эксперт/оператор -специалист в области неразрушающего контроля и диагностики, участвующий в измерительных процессах и формировании лингвистических оценок и заключений, записываемых в БД.
БД имеет структуру в виде комплексной таблицы 2 в среде EXCEL, включающей количественные значения идентификационных параметров Idi[.] временных характеристик
В БЗ, в соответствии с разработанной методикой, с выхода БОИС сформированная временная характеристика исследуемого сигнала X(t) вводится в преобразователь для идентификационных измерений (ПВХИИ). На выходе ПВХИИ формируется массив параметров идентификационных измерений Idx[.].
В блоке БЦС проводится циклическое сравнение соответствующих идентификационных параметров исследуемого сигнала с записанными в БД для каждого дефектного состояния. В случае равенства Idx[.]=Idi[.], БОВХ переходит в режим "Вывод ЛХ" и выводятся лингвистические экспертные оценки и заключения. В противном случае, осуществляется переход в режим "Запись ЛХ" и при участии эксперта для Idx[.] формируются лингвистические характеристики с записью в БД.
Для проведения исследований по применимости предлагаемых технологий был использован малогабаритный виброметр "Корсар" компании НПП "РОС" (г. Пермь). В настоящее время, благодаря малым габаритам и простоте использования, данный прибор применяется для вибродиагностики насосов различных марок, компрессоров, турбоагрегатов, вентиляторов, газодувок, дымососов, фундаментов, трансформаторов и т.д. Зарегистрированные замеры вибрации можно хранить в памяти виброметра или передавать по интерфейсам USB и RS-232 в компьютер, которые впоследствии обрабатывались с помощью разработанного прибора идентификационных измерений.
В качестве объекта исследования и диагностики выступил насосный агрегат НМ 12500210.
В результате проведенных исследований было установлено, что:
1) элементы ТИИС могут быть использованы для решения задач оценки i лественного состояния динамических объектов диагностирования, поскольку в среднем с 95% вероятностью распознаются некоторые дефекты: КД.Мт2.0 - "Изгиб вала механизма", КД.А.11.0 - "Дефект ременной передачи", КД.Мш.9.0 - "Дефект электродвигателя" и КД.Пр,32 - "Ослабление подшипника качения";
2) измерение свойств регулярности-хаотичности вибросигналов удобно проводить с помощью технологии 3-х шкал: двух неподвижных задающих диапазон измерений (D-Scale, R-Scale), и третьей измерительной M-Scale, определяющей в процессе сканирования по фазе расстояние перемещения и ее положение относительно D-Scale и R-Scale;
3) степень регулярности-хаотичности определяется по относительному расстоянию между измерительной и двумя другими шкалами, при этом, если M-Scale после сканирования располагается точно посередине между шкалами (D-Scale, R-Scale), то это означает, что анализируемый сигнал является 100% хаотическим (неупорядоченным);
4) смещение измерительной шкалы от центра, в ту или иную сторону, указывает на наличие некоторой регулярности (упорядоченности) в сигнале, поскольку D-Scale и R-Scale являются упорядоченными, соответственно, по возрастанию и убыванию значений отсчетов анализируемого сигнала;
5) наличие некоторой регулярности (упорядоченности) в сигнале указывает, с определенной вероятностью, на присутствие признаков наличия дефектов в объекте диагностирования.
6) соответствие между результатами идентификационных измерений степени регулярности-хаотичности и типами возможных дефектов устанавливается путем логического
5)
анализа с привлечением знаний экспертов данной предметной области, а, следовательно, данная процедура индивидуальна для каждого анализируемого объекта;
7) интеллектуальный блок БОВХ полностью реализуем с применением современных микроконтроллеров, например STM32, и легко встраивается в современные виброанализаторы.
В результате проведенных исследований было установлено, что научно-теоретические положения теории идентификационных измерений полностью применимы для анализа временных характеристик сложных сигналов вибраций, обеспечивая достаточно эффективную оценку состояния динамического оборудования.
Методика идентификационного измерения свойств регулярности-хаотичности с помощью технологии 3-х шкал позволяет адекватно идентифицировать и распознавать сложные по форме временные характеристики вибросигналов.
Предложенный виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных характеристик вибросигналов имеет ряд преимуществ, поскольку дополнительно может представлять экспертные оценки состояния оборудования.
Направление дальнейших исследований сконцентрировано на наращивании базы данных виброанализаторов, использующих идентификационные измерения не только для насосного агрегата, но и другого промышленного оборудования.
Работа выполнена в рамках научного гранта №274 Министерства образования и науки Республики Казахстан и в пррядке творческого сотрудничества Северо-Казахстанского государственного университета, I Омского государственного технического университета и Научно-производственного предприятия "РОС".
1. Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов (БОВХ), включаюпцгй датчик вибраций, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки измерительных сигналов, индикаторное устройство, отличающийся тем, что интеллектуальный блок включает в себя базу данных (БД) и базу знаний (БЗ).
2. Виброанализатор по п.1, отличающийся тем, что БД включает количественные значения идентификационных параметров временных характеристик измерительного сигнала и лингвистические экспертные оценки и заключения.
3. Виброанализатор по п.1, отличающийся тем, что база знаний (БЗ) проводит интеллектуальный анализ временных характеристик сигналов, включает временную характеристику исследуемого сигнала, введенного в преобразователь, на основе которого формируется массив параметров идентификационных измерений.
1.
Массивы входных сигналов
ЫР-то стары
-р=
... I
IdPT rn
Управление БД
Рисунок 1 - Структурная схема идентификационной шкалы
Рисунок 2 - Лице!
тик
АЦП
БОИС
Рисунок 3 - Структурная схема виброанализатора с интеллектуальным блоком обработки
временных характеристик
ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ПОИСКЕ
(статья 15(3) ЕАПК и правило 42 Патентной инструкции к ЕАПК)
Номер евразийской заявки:
201800071
Датаподачи: 13 ноября 2017 (13.11.2017) | Дата испрашиваемого приоритета: 31 августа 2017 (31.08.2017)
Название изобретения: Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов
Заявитель: КОШЕКОВ Кайрат Темирбаевич
I I Некоторые пункты формулы не подлежат поиску (см. раздел I дополнительного листа) I I Единство изобретения не соблюдено (см. раздел II дополнительного листа)
А. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРЕДМЕТА ИЗОБРЕТЕНИЯ:
G01H1/00 (2006.01)
Согласно Международной патентной классификации (МПК) или национальной классификации и МПК
Б. ОБЛАСТЬ ПОИСКА:
Минимум просмотренной документации (система классификации и индексы МПК)
GO 1Н 3/00, G01M 15/04
Другая проверенная документация в той мере, в какой она включена в область поиска:
В. ДОКУМЕНТЫ, СЧИТАЮЩИЕСЯ РЕЛЕВАНТНЫМИ
Категория*
Ссылки на документы с указанием, где это возможно, релевантных частей
Относится к пункту №
НАБИЕВ НАБИ КОЗЫЕВИЧ. Автоматизация распознавания дефектов буксовых подшипников на основе комплексного анализа характеристик вибросигнала. Автореферат, Северо-Казахстанском государственном университете имени М. Козыбаева, 2010, с. 7-10, 11, 14, фиг. 2, 4
RU 131481 U1 (ООО "ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ") 20.08.2013, формула, реферат, фиг. 1
ГОРШЕНКОВ А.А. и др. Метод синтеза моделей сигналов в физических исследованиях. Вгсник НТУУ "КШ". Серк ПРИЛАДОБУДУВАННЯ. 2011, Вип. 42, с. 101-112
RU 2175120 С2 (СИБИРСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ АГРАРНЫХ ПРОБЛЕМ СО РАСХ) 20.10.2001
US 2016/0377506 Al (GENERAL ELECTRIC COMPANY) 29.12.2016
WO 1999/60351 Al (REID ASSET MANAGEMENT COMPANY) 25.11.1999
1-2
1-2
данные о патентах-аналогах указаны в приложении
более поздний документ, опубликованный после даты
приоритета и приведенный для понимания изобретения
"X" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету
поиска, порочащий новизну или изобретательский уровень,
взятый в отдельности
"Y" документ, имеющий наиболее близкое отношение к предмету поиска, порочащий изобретательский уровень в сочетании с другими документами той же категории
" &" документ, являющийся патентом-аналогом
"L" документ, приведенный в других целях
Дата действительного завершения патентного поиска:
06 июня 2018 (06.06.2018)
Наименование и адрес Международного поискового органа: Федеральный институт промышленной собственности
РФ, 125993,Москва, Г-59, ГСП-3, Бережковская наб., д. 30-1.Факс: (499) 243-3337, телетайп: 114818 ПОДАЧА
(19)
(19)
(19)
Формула изобретения
"Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов"
"Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов"
"Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов"
"Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов"
"Виброанализатор с интеллектуальным блоком обработки временных измерительных сигналов"