LOKALIZACE ZDROJŮ AE NEURONOVÝMI SÍTĚMI NEZÁVISLE NA ZMĚNÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "LOKALIZACE ZDROJŮ AE NEURONOVÝMI SÍTĚMI NEZÁVISLE NA ZMĚNÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA"

Adam Konečný
před 8 lety
Počet zobrazení:

LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA AE SOURCE LOCATIO BY EURAL ETWORKS IDEPEDET O MATERIAL AD SCALE CHAGES

1 LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA AE SOURCE LOCATIO BY EURAL ETWORKS IDEPEDET O MATERIAL AD SCALE CHAGES Milan CHLADA, Zdeněk PŘEVOROVSKÝ Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., Dolejškova 1402/5, Praha 8 Contact chlada@it.cas.cz DEFEKTOSKOPIE 2010

Milan CHLADA, Zdeněk PŘEVOROVSKÝ Ústav termomechaniky AV ČR, v.v.i., Dolejškova 1402/5, 182 00 Praha 8 Contact e-mail: chlada@it.

2 LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA ÚVOD ČASOVÉ PROFILY METODOLOGIE APLIKACE A - UČEÍ UMERICKY GEEROVAÝMI DATY (zadání tvaru součástky, metoda hledání nejkratších cest, výpočet časových profilů, učení neuronových sítí) - TESTOVÁÍ A REÁLÝCH MĚŘEÍCH - ZÁVISLOST VÝSLEDKŮ A KOFIGURACI SÍMAČŮ ZÁVĚRY DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

výpočet časových profilů, učení neuronových sítí) - TESTOVÁÍ A REÁLÝCH MĚŘEÍCH - ZÁVISLOST VÝSLEDKŮ A

3 ÚVOD Prvotní úkol analýzy emisní aktivity: LOKALIZACE ZDROJE Triangulační algoritmus - vstupními daty jsou časové diference příchodů signálů a rychlost elastické vlny - analytické vzorce jsou známé jen pro tenké isotropní desky a geometricky spojité součásti Umělé neuronové sítě (A) - lze aplikovat i na vysoce anizotropní materiály - rychlost šíření elastické vlny není vstupním parametrem - problematické získávání dostatečného počtu tréninkových a testovacích dat - nepřenositelnost konkrétní naučené sítě na jinou úlohu Možné řešení: matematický model šíření napěťových vln Za předpokladu, že nejrychlejší typ vlny se šíří po geometricky nejkratších cestách: cestách: Metoda geodetických křivek - nutný parametrický popis součásti, součásti, řešení dif. rovnic, rovnic, diskretizace uzlovými body - výsledek lze interpretovat jako tabulku typických časových diferencí A + ČASOVÉ PROFILY - časové profily umožňují num. generování přesných učících dat bez měřících chyb s využitím metody pro aproximaci geodetických vzdáleností v diskrétně zadaných tělesech (2D (2D i 3D) 3D) - nezávislost A na změně materiálu a měřítka => PŘEOSITELOST DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

problematické získávání dostatečného počtu tréninkových a testovacích dat - nepřenositelnost konkrétní naučené sítě na jinou úlohu Možné řešení: matematický model šíření napěťových vln Za

4 ZOÁLÍ LOKALIZACE Rozdělení konstrukce na zóny podle prvního příchodu signálu AE k jednotlivým snímačům S S S S1 S7 450 vzdálenost od snímače [pixely] souřadnice y [pixely] souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

od snímače [pixely] souřadnice y [pixely] 150 50 550 souřadnice x [pixely] 600 700 800

5 Demonstrační schéma měření signálu AE (2D model) Si - snímače (t4) ZDROJ AE d = vt (čas ts) d = 2 Tv 2 S )v + (t3) d 1 =( t1 -t t2 S1 t1 šíření elastické vlny značení: ts - čas inicializace zdroje AE ti - čas příchodu signálu Ti - čas šíření signálu od zdroje ke snímači Si T - normalizační perioda di - vzdálenost mezi zdrojem AE a snímačem d - vzdálenost mezi dvěma vhodně zvolenými body v - rychlost šíření elastické vlny DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

ke snímači Si T - normalizační perioda di - vzdálenost mezi zdrojem AE a snímačem d - vzdálenost mezi dvěma vhodně zvolenými body

6 DEFIICE ČASOVÝCH PROFILŮ Časový profil je vektor s následovně definovanými složkami pi : Ti T j pi = j=1 k =1 1 Tk ČASY PŘÍCHODŮ ts t2 t1 t4 t3 p1 p4 p3 + + T1 S1 T2 j=1 p2 T3 T j ČASOVÝ PROFIL T4 + + S1 [s] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

+ + T1 S1 T2 j=1 p2 T3 T j ČASOVÝ PROFIL T4 + + S1 [s] -1 0 1 DEFEKTOSKOPIE

7 VLASTOSTI ČASOVÝCH PROFILŮ Výpočet pomocí časů příchodů (ts - čas inicializace zdroje AE) AE): t i t s t j t s pi = ti t j j=1 k =1 1 tk t s t j t s j=1 = j=1 k =1 1 tk tj j=1 ezávislost časových profilů na změně měřítka a materiálu: materiálu: di dj v j=1 v pi = = dk dj 1 v j=1 v k =1 di d j j =1 k =1 1 dk dj j=1 DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

na změně měřítka a materiálu: materiálu: di dj v j=1 v pi = = dk dj 1 v j=1 v k =1 di d j j =1 k =1 1

EXPERIMET Záznam emisních dat (navzorkované signály): signály): Únavová zkouška řídící kulisy z předního podvozku letounu, tzv. Steering Actuator Bracket (SAB).

8 EXPERIMET Záznam emisních dat (navzorkované signály): signály): Únavová zkouška řídící kulisy z předního podvozku letounu, tzv. Steering Actuator Bracket (SAB). Zatěžovací podmínky: Cyklické tahové namáhání jednoosovým zatěžovacím strojem (dosud cyklů) Instron-Schenck k (R=0, frekvence Hz) maximální silou 50k. Monitorovací AE systém: DAKEL XEDO AE Výpočet časových profilů: z časů příchodů určených expertním algoritmem DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

Zatěžovací podmínky: Cyklické tahové namáhání jednoosovým zatěžovacím strojem (dosud 290000 cyklů) Instron-Schenck k (R=0, frekvence

LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Rozmístění virtuálních učících zdrojů 50 souřadnice y [pixely] 150 S9 250 350 450 550

9 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Rozmístění virtuálních učících zdrojů 50 souřadnice y [pixely] 150 S souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

450 550 600 700 800 900 souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE 2010 -

10 APLIKACE UMĚLÝCH EUROOVÝCH SÍTÍ Učení A p1 p2 p3 p4 x wi 2 y SOUŘADICE ZDROJE AE (odhad) VSTUPY (časové profily) - architektura sítě (počty neuronů v každé vrstvě): vrstvě): inicializační váhy nastaveny statistickou optimalizací startovních potenciálů neuronů - váhy a prahy postupně korigovány resilientní verzí algoritmu back-propagation s regularizací (učící data - síť virtuálních zdrojů) DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

vrstvě): 4-39-17-2 - inicializační váhy nastaveny statistickou optimalizací startovních potenciálů neuronů - váhy a prahy

11 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Zpětná projekce učících bodů do tréninkové oblasti 50 souřadnice y [pixely] 150 S souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

350 450 550 600 700 800 900 souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE 2010 -

12 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Výsledky lokalizace tří sad pen-testů 50 souřadnice y [pixely] 150 S souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

550 600 700 800 900 souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE 2010 -

LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Výsledky lokalizace reálného zdroje AE 50 souřadnice y [pixely] 150 S9 250 350 450

13 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ SAB Výsledky lokalizace reálného zdroje AE 50 souřadnice y [pixely] 150 S souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

350 450 550 600 700 800 900 souřadnice x [pixely] DEFEKTOSKOPIE

14 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ Střešní nosník (I-profil) Rozmístění virtuálních učících zdrojů S1 mm DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

zdrojů S1 mm DEFEKTOSKOPIE 2010 - LOKALIZACE ZDROJŮ

15 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ Střešní nosník (I-profil) Zpětná projekce učících bodů do tréninkové oblasti S1 mm DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

tréninkové oblasti S1 mm DEFEKTOSKOPIE 2010 -

16 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ Střešní nosník (I-profil) Výsledky lokalizace tří sad pen-testů S1 mm DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

pen-testů S1 mm DEFEKTOSKOPIE 2010 - LOKALIZACE

17 LOKALIZACE ZDROJŮ AE POMOCÍ ČASOVÝCH PROFILŮ Střešní nosník (I-profil) Projekce učících bodů - výsledky pro různé konfigurace snímačů S1 S1 Množina virtuálních učících zdrojů by neměla obsahovat body, které mají téměř shodné vzdálenosti ke všem snímačům, čímž dochází k dělení velmi malými čísly. DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

obsahovat body, které mají téměř shodné vzdálenosti ke všem snímačům, čímž dochází k dělení velmi

18 ZÁVĚRY Relativizace chronologie příchodů signálu AE k jednotlivým snímačům pomocí časových profilů umožňuje významné rozšíření aplikačních možností A. A. Časové profily umožňují numerické generování dostatečného počtu přesných učících dat a následné testování naučených A na datech z reálného experimentu. experimentu. K jejich výpočtu lze použít vzdálenosti emisních zdrojů ke snímačům, odhadnuté algoritmem pro hledání nejkratších cest v materiálu na rastrovém obrázku konstrukce. Časové profily jsou nezávislé na změně měřítka a rychlosti elastické vlny, tzn. naučené neuronové sítě jsu přenositelné na všechny proporcionálně shodné konstrukce. Pro zaručení numerické stability metoda paradoxně vyžaduje nesymetrické konfigurace snímačů AE. AE. ejvětším zdrojem lokalizačních chyb je nepřesné určení začátku signálů a nikoli aproximační chyba naučené neuronové sítě. Metoda časových profilů se spolu s A ukázala jako přenosný, robustní a snadno aplikovatelný algoritmus pro lokalizaci zdrojů AE. DEFEKTOSKOPIE LOKALIZACE ZDROJŮ AE EUROOVÝMI SÍTĚMI EZÁVISLE A ZMĚÁCH MATERIÁLU A MĚŘÍTKA

A. Časové profily umožňují numerické generování dostatečného počtu přesných učících dat a následné testování naučených A na datech z reálného experimentu.

Podobné dokumenty

ANALÝZA SIGNÁLŮ SPOJITÉ AKUSTICKÉ EMISE

ANALÝZA SIGNÁLŮ SPOJITÉ AKUSTICKÉ EMISE Milan Chlada, Zdeněk Převorovský Ústav termomechaniky AV ČR, v. v. i., NDT laboratoř, Dolejškova 142/, 182 Praha 8 chlada@it.cas.cz, zp@it.cas.cz, tel.+42 2663144