State-based monitoring (CbM) helpt bij het voorkomen van storingen van apparaten door voorspellend onderhoud, maar het ontwerpen van een effectief systeem vereist meestal een geoptimaliseerde integratie van precisie-sensoren,signaalketens met weinig geluidDit zijn complexe functies die de inzet van CbM kunnen vertragen en de kosten kunnen verhogen.Ontwerpers erkennen ook de voordelen van edge-kunstmatige intelligentie (AI) analyseHet is belangrijk dat we een meer directe en effectieve oplossing vinden.
In dit artikel worden eerst kort de nabijheidssensoren geïntroduceerd en vervolgens de plug-and-play-oplossingen van Analog Devices.Deze oplossing maakt onmiddellijke inzet van draadloze CbM met edge AI mogelijkheden mogelijk.
Het belang van toezicht door de staat
Onvoorziene stilstandstijden blijven een grote uitdaging bij het handhaven van een hoge operationele efficiëntie van apparatuur.het kan leiden tot verlamming van de gehele productielijnTraditionele onderhoudsmethoden omvatten passieve reparaties na een storing of strikt periodiek onderhoud.Maar deze methoden hebben hun nadelen.Een passief onderhoud kan tot kostbare stilstandtijden leiden, terwijl periodiek onderhoud de kosten van de hulpbronnen kan verhogen door onnodig nog werkende onderdelen te vervangen.
Het gebruik van CbM maakt het mogelijk om kosteneffectievere methoden voor voorspellend onderhoud te implementeren.de apparatuurbeheerders kunnen waarschuwingssignalen voor afname van de prestaties van onderdelen identificeren voordat storingen optreden;Deze data-gedreven aanpak kan ongeplande downtime verminderen, de levensduur van apparatuur verlengen en de totale eigendomskosten verlagen.
Ondanks de talrijke voordelen van CbM kan de implementatie ervan stilstaan vanwege de complexiteit van de vereisten en de noodzaak van interdisciplinaire expertise.Het overwinnen van deze uitdagingen is een grote uitdaging bij het succesvol toepassen van op CbM gebaseerd voorspellend onderhoud.
Uitdagingen en vereisten van op de staat gebaseerde monitoring
Om de potentiële voordelen van CbM ten volle te benutten, moeten CbM-oplossingen betrouwbaar werken in moeilijke industriële en automobielomgevingen.terwijl tijdige analyses worden uitgevoerd op basis van nauwkeurige meetgegevensDeze specifieke bedrijfsomstandigheden kunnen de meetapparatuur echter zelfs tijdens de normale werking van de gemonitorde apparatuur aan enorme omgevings- en mechanische druk onderwerpen.Industriële motoren, transmissiesystemen en zware roterende apparatuur kunnen monitoringsapparaten continu blootstellen aan trillingen, schokken, extreme temperaturen en hoge niveaus van elektromagnetische interferentie (EMI).
Om een betrouwbaar voorspellend onderhoud te bereiken, moeten trillingssensoren in CbM-apparaten fijnere veranderingen kunnen detecteren, die vaak de vroegste aanwijzingen zijn voor schachtwanbalans, wanbalans,of drager slijtageOm te zorgen voor een zeer nauwkeurige vibratie meting onder moeilijke omgevingsomstandigheden, is een grootbandbreedte, laag geluidsniveau sensor signaalverwerving subsysteem nodig,die in moeilijke werkomgevingen een stabiele prestatie kan behouden.
Als kern van de CbM-methode legt de trillingsanalyse de basis voor het identificeren van patronen die onderscheid kunnen maken tussen normale werking en vroege tekenen van storing.Vibratiesensorsystemen die de meetresultaten voor analyse doorgeven aan een centrale host of cloudbronnenDoor het analyseren van gegevens binnen of in de buurt van het sensorsysteem, wordt de mogelijkheid om de gegevens te analyseren steeds groter.de resultaten in de kortst mogelijke tijd kunnen worden verkregen en het verkeer in tijdgevoelige industriële en automobielnetwerken kunnen worden verminderd.
Specifiek kan edge AI inferentie gebaseerd op convolutionele neurale netwerk (CNN) modellen realtime interpretatie van trillingsveranderingen bieden.Het gebruik van CNN voor inferentie vereist een aanzienlijke hoeveelheid berekeningen, waardoor het complexer is om CbM-doelstellingen te bereiken zonder de beperkingen op het gebied van systeemvermogen, grootte of kosten te overschrijden.
Met het toenemende gebruik van CbM in roterende apparaten, externe of mobiele apparaten en de onpraktische werking van bedrade verbindingen is het dringender om het energieverbruik te minimaliseren.Om te voldoen aan de eisen van de draadloze verbinding in deze situaties, Low Energy Bluetooth (BLE) kan de vereiste combinatie van transmissieafstand, vermogen en betrouwbaarheid bereiken in vergelijking met andere optionele verbindingstechnologieën (tabel 1).
Echter, net als bij edge AI-verwerking, is de uitdaging om een BLE-connectiviteitsoplossing te vinden die normaal kan werken binnen de energiebeperkingen van draadloze sensorsystemen.Het verlengen van de levensduur van de batterij blijft een uitdaging voor elke ontwerper van draadloze sensorsystemen.Dit is echter vooral belangrijk in industriële en automotive toepassingen, waar sensoren moeilijk te bereiken kunnen zijn.Batterij en stroombeheer worden steeds belangrijkerDe uitdaging in dit verband is hoe meerdere spanningsregulatoren, sequencers en oplaadsystemen kunnen worden gecoördineerd om het stroomverbruik te verminderen en tegelijkertijd een stabiele werking te garanderen.
De evaluatie kit biedt een ingebouwde draadloze CbM oplossing met edge AI functionaliteit
The EV-CBM-VOYAGER4-1Z Voyager 4 kit from Analog Devices provides a complete battery powered vibration monitoring platform for continuous evaluation of CbM technology or immediate deployment in predictive maintenance applications, waarbij verschillende uitdagingen worden aangepakt bij het inzetten van draadloos CbM met edge AI-mogelijkheden.het hoofd printplaat (PC-plaat) aan de ene kant en de batterij aan de andere kant stevig bevestigen om de impact van ruwe omgevingen te voorkomenHet stroomcircuitbord en de sensor bevinden zich onderaan de steun, dicht bij de te controleren trillingsbron.de verticale steunonderdelen worden geplaatst in een aluminium beschermende behuizing met een diameter van 46 mm en een hoogte van 77 mm (figuur 1)De bovenkant van de beschermende behuizing is voorzien van een ABS acryl behuizing, die kan worden gebruikt voor BLE-aansluiting.