青岛理工大学张丽莉获国家专利权
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龙图腾网获悉青岛理工大学申请的专利一种RV减速器在线故障诊断方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121167285B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511713612.X,技术领域涉及:G06F18/2131;该发明授权一种RV减速器在线故障诊断方法是由张丽莉;刘富豪;姜勇;曲大义;汲枫设计研发完成,并于2025-11-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种RV减速器在线故障诊断方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种RV减速器在线故障诊断方法,属于基于计算机数据处理的减速器故障诊断技术领域;首先,构建覆盖多模态信号与多工况的故障数据集,整合振动、电流、高频弹性应力波数据;对原始时序数据进行分段、时频转换与多模态特征融合,生成三通道时频特征图,强化故障特征的可视化表达;然后构建域对抗注意力神经网络,通过特征提取器、故障分类器与域分类器的对抗训练,实现跨工况的故障特征迁移与精准分类;最后部署在线诊断模型,结合健康状态基线模型生成健康指示器,通过长短期记忆网络预测剩余使用寿命,完成故障预警与寿命评估。本发明实现了复杂工况下故障的精准识别与剩余使用寿命预测,为RV减速器提供可靠技术支撑。
本发明授权一种RV减速器在线故障诊断方法在权利要求书中公布了:1.一种RV减速器在线故障诊断方法,其特征在于,包括以下过程: S1,针对RV减速器,实时采集当前转速、负载工况下的多模态传感器时序数据,包括减速器振动时序数据和高频弹性应力波数据,以及驱动减速器电机的三相电流时序信号; S2,对采集的三种数据进行分段、时频转换与多模态特征融合,生成三通道融合时频特征图; S3,将三通道融合时频特征图输入到基于域对抗注意力网络的在线故障诊断模型中,输出一个对应故障标签的概率分布; 所述在线故障诊断模型包括特征提取器和故障分类器,特征提取器通过通道和空间双注意力机制实现关键故障特征提取;模型训练时结合域分类器,利用梯度反转层实现特征层面对不同工况的对抗训练; 所述特征提取器,依次包括三个卷积块、一个注意力机制模块和一个全局平均池化层; 首先,卷积块一包含一个3乘3的二维卷积层,使用32个滤波器和ReLU函数,并随之连接一个2乘2的最大池化层;卷积块二包含一个3乘3的二维卷积层,使用64个滤波器和ReLU激活函数,并随之连接一个2乘2的最大池化层;卷积块三包含一个3乘3的二维卷积层,使用128个滤波器和ReLU激活函数,并随之连接一个2乘2的最大池化层; 将卷积块三输出的特征图送入一个由通道注意力模块和空间注意力模块顺序构成的注意力机制模块中;首先,在通道注意力模块内,输入特征图经过并行池化,包括全局平均池化和全局最大池化,随后进入一个多层感知机进行处理,其输出经由Sigmoid激活函数生成通道注意力权重;该权重与原始输入特征图进行元素级乘法,得到通道加权特征图;其次,该通道加权特征图进入空间注意力模块,经过通道池化后进行拼接,再通过一个卷积层处理,其输出再经Sigmoid激活函数生成空间注意力权重;最终,该空间注意力权重与通道加权特征图进行元素级乘法,生成经过双重加权的特征图; 最后,将注意力模块加权后的特征图,通过一个全局平均池化层,将其转换为一个固定长度的高维特征向量; 所述故障分类器,输入为特征提取器输出的高维特征向量,其结构依次包括一个全连接层和一个输出层,全连接层包含256个神经元,使用ReLU激活函数,并附加一个dropout层以防止过拟合;输出层包含4个神经元,分别对应故障标签的四种类别,即正常健康状态、行星轮系故障、摆线轮系故障、支撑轴承故障四类;输出层使用Softmax激活函数,输出一个对应故障标签的概率分布; S4,将三通道融合时频特征图输入到采用健康数据训练完成的健康状态基线模型中,计算对当前输入的重构误差,构建为健康指示器退化时序序列,输入到预训练的长短期记忆网络模型,得到退化时序序列预测曲线,进而计算达到失效阈值所需时间,作为减速器当前的剩余使用寿命; 所述健康状态基线模型,采用一个变分自编码器,由一个卷积编码器和一个转置卷积解码器构成;卷积编码器接收健康三通道融合时频图作为输入,其结构依次包括三个卷积块,与特征提取器的三个卷积块结构相同,将时频图压缩;随后通过一个全连接层输出潜在分布的参数,即每个潜在维度对应的均值向量与对数方差向量;解码器则从潜在分布中采样一个潜在向量,通过一个全连接层将其映射回高维特征空间,再依次通过三个与编码器卷积块结构对称的转置卷积块进行上采样,最终重构出一个与原始输入时频图尺寸相同的三通道融合时频图,计算变分自编码器对当前输入的重构误差,该重构误差值被定义为量化健康指示器。
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