(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111681766.7 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 周文康　李柠　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 专利代理师 庞红芳 (51)Int.Cl. G06K 9/00(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法及 电子设备 (57)摘要 本发明提供一种基于振动信号的滚动轴承 故障诊断方法及电子设备， 所述方法包括： 采集 滚动轴承的时域振动数据； 对时域振动数据进行 分割， 基于一维卷积神经网络构建时域故障诊断 模型； 提取域振动数据中的频域信息， 基于一维 卷积神经网络构建频域故障诊断模 型； 将时域振 动数据转化为二维时频图， 基于二维卷积神经网 络构建时频域故障诊断模型； 基于时域故障诊断 模型、 频域故障诊断模型以及时频域故障诊断模 型构建多流卷积神经网络， 基于多流卷积神经网 络对滚动轴承的运行状态进行分类。 本发明通过 采集不同种类的故障轴承振动数据， 基于多流卷 积神经网络构建故障诊断模型， 实现滚动轴承的 故障分类， 提高了故障分类的准确率和可靠性。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114462446 A 2022.05.10 CN 114462446 A 1.一种基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特 征在于： 所述方法包括： 采集滚动轴承的时域振动数据； 对所述时域振动数据进行分割， 并基于分割后的所述 时域振动数据和一维卷积神经网 络构建时域故障诊断模型； 提取所述域振动数据中的频域信 息， 并基于所述频域信 息和一维卷积神经网络构建频 域故障诊断模型； 将所述时域振动数据转化为二维时频图， 并基于所述二维时频图和二维卷积神经网络 构建时频域故障诊断模型； 基于所述 时域故障诊断模型、 所述频域故障诊断模型以及所述 时频域故障诊断模型构 建多流卷积神经网络， 基于所述多流卷积神经网络对 滚动轴承的运行状态进行分类。 2.根据权利要求1所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述采 集滚动轴承的时域振动数据中采集 正常的以及不同类别故障的滚动轴承的时域振动数据。 3.根据权利要求1所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述对 所述时域振动数据进行分割包括： 根据采样频率和采样时间的不同确定单个样本所包含的数据点数N， 将采集到的时域 振动数据进行划分， 得到不同故障类型的多个样本 。 4.根据权利要求3所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述在 时域故障诊断模型中， 输入为N点的时域振动信号， 输出为类别概率向量 p1,p2,...,pm分别表示样本属于第1,2,. ..,m类故障的概 率。 5.根据权利要求1所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述提 取所述域振动数据中的频域信息包括： 对划分出的时域振动信号样本进行快速傅里叶变换， 得到频域幅值数据， 离散傅里叶 变换的公式为： 其中， x(n)表示单个N 点时域振动信号， X(k)为 其变换后的频域幅值信号。 6.根据权利要求5所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述频 域故障诊断模型的输入为N点频域幅值信号， 输出为类别概率向量 p1, p2,...,pm分别表示样本属于第1,2,. ..,m类故障的概 率。 7.根据权利要求1所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述将 所述时域振动数据转化为二 维时频图包括： 对划分出的时域振动信号样本进 行连续小波变 换， 提取振动信号时频域信息， 得到样本二维时频图。 8.根据权利要求7所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 所述 时 频域故障诊断模型的输入为二维灰度图， 输出为类别概率向量 p1, p2,...,pm分别表示样本属于第1,2,. ..,m类故障的概 率。 9.根据权利要求1所述的基于振动信号的滚动轴承故障诊断方法， 其特征在于： 多流卷 积神经网络的模型输出为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114462446 A 2其中， 为时域故障诊断模型的输出， 为频域故障诊断模型的输出， 为时频域故障 诊断模型的输出， ω1、 ω2和ω3分别为所述时域 故障诊断模型、 所述频域 故障诊断模型以及 所述时频域故障诊断模型的权 重系数， 根据分类准确度进行配比。 10.一种电子设备， 其特征在于： 包括存储器， 用于存储计算机程序； 处理器， 用于运行 所述计算机程序以实现如权利要求1至权利要求9任一权利要求所述的基于振动信号的滚 动轴承故障诊断方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114462446 A 3