Thử nghiệm thiết lập chương trình chẩn đoán tự động cho xe gắn máy bằng tín hiệu âm thanh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –R— NGUYỄN HOÀI NHÂN THỬ NGHIỆM THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY MÃ SỐ NGÀNH: 2.01.00 KHOÁ: 2001-2003 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP.HCM, 01 / 2005 LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY –R— THỬ NGHIỆM THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH GVHD: GSTS NGÔ KIỀU NHI T.HIỆN: NGUYỄN HOÀI NHÂN TP.HCM, 01 / 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: GsTs Ngô Kiều Nhi Cán chấm nhận xét 1: PGs Ts Lê Hoài Quốc Cán chấm nhận xét 2: Ts Nguyễn Tấn Tiến Luận văn cao học bảo vệ Hội đồng chấm bảo vệ luận văn cao học Trường Đại Học Bách Khoa ngày 18 Tháng năm 2006 Có thể tìm hiểu luận văn cao học thư viện cao học trường Đại Học Bách Khoa, Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Dộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên: Nguyễn Hoài Nhân Ngày sinh: 24/04/1974 Khóa:2001 Giới tính: nam Nơi sinh: Bình Định TÊN ĐỀ TÀI : THỬ NGHIỆM THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu ứng dụng tín hiệu âm chẩn đoán Tìm hiểu phương pháp xử lý nhiễu âm Nghiên cứu hệ thống thu nhận tín hiệu âm xe gắn máy Thu thập liệu thực tế dạng khuyết tật xe gắn máy âm Phân tích tín hiệu xác định dạng dấu hiệu khuyết tật tín hiệu NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/12/2004 NGÀY HOÀN THÀNH HIỆM VỤ: 30/09/2005 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GSTs Ngô Kiều Nhi HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1: PGS Ts Lê Hoài Quốc HỌ TÊN CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : Ts Nguyễn Tấn Tiến Cán Bộ Hướng Dẫn Cán Bộ Phản Biện1 Cán Bộ Phản Biện GsTs Ngô Kiều Nhi PGsTs Lê Hoài Quốc Ts Nguyễn Tấn Tiến Nội dung đề cương cao học thông qua hội đồng chuyên ngành PHÒNG QUẢN LÝ KHOA HỌC Ngày tháng năm 2005 SAU ĐẠI HỌC KHOA QUẢN LÝ NGÀNH Lời cảm ơn Trong trình thực luận văn, em nhận giúp đỡ tận tình Thầy, Cô bạn đồng nghiệp hôm luận văn hoàn thành, em xin chân thành cảm ơn: Cô hướng dẫn: GS.TS NGÔ KIỀU NHI tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Thầy phản biện 1: PGS.TS LÊ HOÀI QUỐC Thầy phản biện 2: TS NGUYỄN TẤN TIẾN Đã dành thời gian quý báu để duyệt cho ý kiến đóng góp Thầy Nguyễn Ngọc Khai (Khoa Điện-Điện tử) nhiệt tình hướng dẫn phần điện, xử lý nhiễu , xử lý tín hiệu Tập thể phòng thí nghiệm Cơ học ứng dụng hỗ trợ giúp đỡ thời gian làm luận văn Chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô giảng dạy môn học suốt khóa học truyền đạt, chia sẻ cho em kiến thức kinh nghiệm để hoàn luận văn Abstract Mechanical vibration is one of modern mechanic branches Base on development of measure technology, information… Human applied them for dianogsis machine We can define mechanical situation that they are working It help us about predictive main tanancehaving more than effective The occurrence of vibration is wide spread In machine, vibration is a result of minor faults that are natural consequences of manufacturing and material limitation Some of common cause of vibrationare as below: unbalance, antifraction bearing, Gear… those cause, they will creat unusual phenomenan in part of machine Proclaiming vibration is a key opening door to witness interior condition of equipment So, Vibrationis analysis can know condition of machine Rely on events, each machine fail creat vibration with difference frequence In Viet Nam, Diagnosis machine by vibration is being applied in some factory, but Diagnosis machine by Audio freqency is applied in nowhere Nowaday, it just in the laboratary applying mechanic (LAM) for Motor engine diagnosis This subject of composition was relized at LAM with mission: Review: How to use sound in Dianogsis Review: How to get rid off the noise Research the input sound signal for Motor engine Get the data about motor engine defect Analysis signal and Identify the sound defect signal of motor engine Lý lịch trích ngang Họ & tên học viên: Nguyễn Hoài Nhân Sinh ngày: 24 tháng 04 năm 1974 Nơi sinh: Bình Định Địa liên lạc: E2, Thất sơn , CXBH, P15, Q10, TP.HCM Điện thoại: 0918.018.137 Quá trình đào tạo: 1992 - 1997: khoa khí ĐHBK TP.HCM (Kỹ sư) 2001 – nay: học cao học ĐHBK TP.HCM Quá trình công tác: 7/1997 – nay: Công ty Mekong Auto Chương 1: Tổng Quan Chương1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI 1.1.1 Giới Thiệu: Chẩn đoán kỹ thuật có nguồn gốc từ điều khiển học xem phận Chẩn đoán kỹ thuật đến với nhà học kỹ thuật lần đầu vào năm 60 kỷ 20 nhờ công trình nghiên cứu Birger I.A (Nga) Birger I.A quan tâm đến khía cạnh toán học nhiều ứng dụng đời sống kỹ thuật Ngày nay, Chẩn đoán kỹ thuật xem hướng nghiên cứu điều khiển học, phát triển điều khiển mờ hệ thống chuyên gia Với nhà nghiên cứu Cơ học kỹ thuật, Chẩn đoán kỹ thuật việc thu thập thông tin đối tượng kỹ thuật từ đánh giá trạng kỹ thuật Đối tượng kỹ thuật mà họ đề cập hệ học Trong sản xuất công nghiệp đại, Chẩn đoán kỹ thuật xem phần tách rời công tác bảo trì thiết bị, máy móc Bo trì hành động nhằm trì thiết không bị hư hỏng tình trạng vận hành, đạt yêu cầu độ tin cậy, an toàn, chúng bị hư hỏng phục hồi chúng tình trạng (Dimitri keceioglu_ Mỹ) 1.1.2 Phân Loại Bảo Trì: Bảo trì phục hồi (break down maintenance) bảo trì sau máy móc bị hư hỏng, nhằm mục đích khôi phục lại trạng thái làm việc thiết bị Bảo trì phục hồi làm cho trình sản xuất bị động, ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất đặc biệt dây chuyền sản xuất tự động máy hư hỏng kéo theo dây chuyền ngừng hoạt động Trong sản xuất , hình thức không mang lại hiệu cao, tổn thất kinh tế lớn v Đình trệ sản xuất v Ảnh hưởng đến uy tín công ty Chương 1: Tổng Quan v Độ tin cậy thiết bị giảm, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Do đó, Bảo trì phục hồi thích hợp cho trường hợp ngừng máy đột ngột, sản xuất gây thiệt hại nho,û không đáng kể Bảo trì phòng ngừa bảo trì có kế hoạch nhằm ngăn ngừa hư hỏng xảy phát hư hỏng trước chúng phát triển đến mức làm ngừng máy gián đoạn sản xuất Cách thức thực hiện: thường xuyên kiểm tra thiết bị cách tháo lắp kiểm tra phận thay sửa chữa sau khoảng thời gian xác định Đặc điểm: Giảm khả ngừng máy ý muốn Phải tháo lắp, kiểm tra máy theo định kỳ máy không bị hư hỏng gì, điều làm cho tốn thời gian, công sức Thậm chí sau lắp lại máy không hoạt động tốt trạng thái ban đầu Giữa hai lần bảo trì liên tiếp có khả xảy hư hỏng, lúc làm cho ta rơi vào tình trạng bảo trì phục hồi Bảo trì xác phương pháp bảo trì dựa kỹ thuật giám sát tình trạng, tránh rủi ro ý muốn can thiệp vào máy có báo động xảy cố Trong trình hoạt động máy móc, thiết bị có vấn đề thiết bị giám sát tình trạng cung cấp thông tin cho biết vấn đề gì, quan trọng nguyên nhân gây vấn đề Trình tự thực Giám sát chẩn đoán thường xuyên theo chu kỳ Thực nhờ kỹ thuật giám sát tình trạng Thiết lập hồ sơ tình trạng máy từ thiết bị đo đạc Xác định thời điểm cần thiết cho can thiệp vào máy Đặc điểm Kéo dài tuổi thọ thiết bị Cực đại hóa suất máy Cực tiểu hóa thời gian ngừng máy không theo lịch trình Chương 1: Tổng Quan Kéo dài cách hiệu thời gian đại tu Cải thiện thời gian sửa chữa Nâng cao chất lượng sản phẩm Tiết kiệm chi phí bảo trì Giảm giá thành sản phẩm Tăng mức an toàn máy 1.1.3 Vị Trí Của Chẩn Đoán Kỹ Thuật Trong Công Tác Bảo Trì: Qua việc phân loại bảo trì cách thức thực bảo trì xác, nhận thấy chẩn đoán phần quan trọng, công việc mang tính định cho bảo trì xác 1.1.4 Bài Toán chẩn Đoán Kỹ Thuật Phương Pháp giải 1.1.4.1 Bài toán chẩn đoán kỹ thuật 1.1.4.1.1 Khái niệm Sau số khái niệm sử dụng toán chẩn đoán kỹ thuật Trạng thái kỹ thuật đối tượng kỹ thuật tình trạng đối tượng xét hai phương diện : Cấu trúc bao gồm hình dáng, kích thước, vật liệu, liên kết Khả hoàn thành nhiệm vụ hệ thống biểu thông qua đặc tính độ bền, độ tin cậy, tuổi thọ, hiệu làm việc Hiện trạng kỹ thuật trạng thái kỹ thuật đối tượng thời điểm xét Hiện trạng kỹ thuật cho ta thông tin cần thiết để đề xuất biện pháp bảo dưỡng, sửa chữa, đánh giá, dự báo hiệu làm việc Thí nghiệm trường thực nghiệm đối tượng tồn Mô hình thực trạng mô hình mô tả thực trạng kỹ thuật đối tượng chẩn đoán, mô hình thực trạng phải chứa đựng thay đổi theo Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động 4.4.3.4 Khảo sát trường hợp xe hư suppap sên cam Dữ liệu thu thập: 20 tập * 650 điểm liệu (phụ lục từ trang 91 - 112) Phân tích phổ tần số (phụ lục 1, trang 113 - 120), ước lượng tham số, xác định khoản tin cậy, Tham khảo ý kiến chuyên gia Kết tóm tắt thể bảng 4.4 bên Bảng 4.4: Bảng tổng hợp trường hợp xe hư Suppap Lần đo Biên độ tần số 23 - 25 Hz 0.042039 0.045267 0.045655 0.061573 0.051502 0.050929 0.055502 0.049192 0.078431 10 0.0462863 11 0.0768235 12 0.0572549 13 0.0764157 14 0.0663765 15 0.0642471 16 0.0511725 17 0.0565098 18 0.0651098 19 0.0857725 86 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động 20 0.0590431 Giá trị trung bình ( X ) 0.059255 ±0,0013 Giới hạn khoảng tin cậy 0.059255 87 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Bien Sen cam & supap lan -1 -2 -3 -4 -5 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.3 Bien 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan Bien -2 -4 -6 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Bien Sen cam & supap lan 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 50 100 150 Tan so 88 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.6 Bien 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 15 Bien 10 -5 -10 -15 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 1.2 Bien 0.8 0.6 0.4 0.2 0 50 100 150 Tan so 89 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Bien Sen cam & supap lan 10 -2 -4 -6 -8 -10 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.8 0.7 Bien 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 6 Bien -2 -4 -6 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.4 Bien 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 50 100 150 Tan so 90 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.4 0.35 Bien 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan Bien -2 -4 -6 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 0.4 0.35 Bien 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 Tan so 91 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan 15 Bien 10 -5 -10 -15 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan Bien 0.8 0.6 0.4 0.2 -0.2 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 10 Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 10 0.4 0.35 Bien 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 Tan so 92 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan 11 15 Bien 10 -5 -10 -15 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 11 0.6 0.5 Bien 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 -40 10 60 110 160 210 260 Tan so Bien Sen cam & supap lan 12 -2 -4 -6 -8 -10 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Bien Sen cam & supap lan 12 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 Tan so 93 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan 13 15 Bien 10 -5 -10 -15 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Bien Sen cam & supap lan 13 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Tan so Bien Sen cam & supap lan 14 10 -2 -4 -6 -8 -10 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 14 0.4 0.35 Bien 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 Tan so 94 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Bien Sen cam & supap lan 15 -2 -4 -6 -8 -10 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Bien Xe tot & supap lan 15 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 16 Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Bien Xe tot & supap lan 16 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 -0.05 50 100 150 Tan so 95 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Bien Sen cam & supap lan 17 10 -2 -4 -6 -8 -10 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 17 0.4 0.35 Bien 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 18 Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 18 0.35 0.3 Bien 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 50 100 Tan so 96 150 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Sen cam & supap lan 19 10 Bien -5 -10 -15 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 19 0.6 0.5 Bien 0.4 0.3 0.2 0.1 -0.1 50 100 150 200 250 Tan so Sen cam & supap lan 20 Bien -2 -4 -6 -8 100 200 300 400 500 600 700 thoi gian Sen cam & supap lan 20 0.6 Bien 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 50 100 150 Tan so 97 200 250 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Nhận xét: Dựa vào kết liệu thu thập được, đồ thị biên độ, đồ thị phân tích phổ, bảng tổng hợp số liệu Ta nhận phổ tần số nhọn đạt giá trị ngưỡng từ 0.4 0.78 khoảng số 3.675,75 Hz – 3.957,15 Hz Tham khảo ý kiến chuyên gia: hư supap sên cam Qua thí nghiệm trên, từ kết thu ta nhận thấy biên độ thất thường đẩy đỉnh ngưỡng lên cao đỉnh ngưỡng xe tốt xe hư suppap, biên độ đỉnh cao có công hưởng, phù hợp với nhận định chuyên gia xe hư suppap sên cam tạo tiếng gõ đầu Quy lát rõ piston tử điểm thượng nổ tiếng kêu sè sè lúc xe nổ 4.5 SƠ ĐỒ KHỐI GIẢI THUẬT CHẨN ĐOÁN: Chẩn đoán tình trạng thiết bị công việc đòi hỏi tốn nhiều thời gian công sức , đòi hỏi người chẩn đoán phải có nhiều kinh nghiệm có trực quan nhạy bén, xác Kết chẩn đoán trực quan thường mang tính chủ quan người chẩn đoán Để khắc phục nhược điểm trên, phải thiết lập phần mềm chẩn đoán nhằm giúp cho công việc chẩn đoán trở nên đơn giản hiệu SƠ ĐỒ KHỐI GIẢI THUẬT Load liệu Phân tích Fourier Kết chẩn đoán 98 Thoát Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động KẾT LUẬN Nhằm tiến tới mục tiêu triển khai việc ứng dụng tín hiệu dao động (tín hiệu âm thanh) chẩn đoán kỹ thuật vào thực tế, Luận văn thực số công việc sau: Nghiên cứu, khảo sát thiết bị thu nhận tín hiệu âm dùng chẩn đoán hỏng hóc xe máy Nghiên cứu ghi nhận số hỏng hóc thường xảy xe gắn máy Thu thập, phân tích, xử lý tín hiệu âm số hỏng hóc thông dụng Qua liệu thu thập xác định số tình trạng động xe gắn máy sau: Ø Trường hợp động tốt Ø Trường hợp hư sên cam Ø Trường hợp hư Suppap Ø Trường hợp hư Sên cam suppap Từ số công việc thực trên, đưa số kết luận sau: Ø Bước đầu xác định số hỏng hóc phổ biến động xe gắn máy Ø Số liệu cần phải xử ký phương pháp xác suất thống kê số liệu tin cậy Ø Một hệ thống chẩn đoán dùng cho loại xe gắn máy cụ thể Mỗi loại xe gắn máy cần phải thiết lập chương trình chẩn đoán riêng biệt, cụ thể Việc chẩn đoán phải dựa tảng lý thuyết kinh nghiệm thực tiễn Sự hoàn thiện hệ thống chẩn đoán trình lâu dài tích lũy kinh nghiệm nhiều người, nhiều hệ 99 Chương 4: Thí nghiệm chẩn đoán hỏng hóc động Ø Kết bước đầu cho thấy mục tiêu thiết lập hệ thống chẩn đoán tín hiệu âm với thiết bị phần mềm tự thiết lập hoàn toàn khả thi Tuy nhiên , đòi hỏi phải nghiên cứu thêm đặc biệt vấn đề xử lý tín hiệu nhằm: Xử lý triệt để tín hiệu nhiễu Phát hư hỏng Chế tạo hệ thống đo phù hợp với điều kiện sản xuất thực tiễn Ø Đây đề tài mới, không nhận kế thừa từ đề tài hạn chế mặt tài liệu tham khảo nên đề tài hạn chế nhiều mặt, cụ thể như: Dữ liệu thu thập tương đối (20 tập*650 điểm liệu cho hỏng hóc) Chưa xây dựng phần mềm chẩn đoán 100 ... ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu ứng dụng tín hiệu âm chẩn đoán Tìm hiểu phương pháp xử lý nhiễu âm Nghiên cứu hệ thống thu nhận tín hiệu âm xe. .. KHÍ CHẾ TẠO MÁY –R— THỬ NGHIỆM THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH GVHD: GSTS NGÔ KIỀU NHI T.HIỆN: NGUYỄN HOÀI NHÂN TP.HCM, 01 / 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN... TRÌNH CHẨN ĐOÁN TỰ ĐỘNG CHO XE GẮN MÁY BẰNG TÍN HIỆU ÂM THANH nhằm bước đầu góp phần cho việc chế tạo thiết bị đáp ứng yêu cầu 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: Áp dụng thử nghiệm việc chẩn đoán hư hỏng tín