Development of an Explainable Fault Diagnosis Framework Based on Sensor Data Imagification: A Case Study of the Robotic Spot-Welding Process

可解释性 计算机科学 人工智能 断层(地质) 数据挖掘 机器学习 过程(计算) 卷积神经网络 领域(数学) 故障检测与隔离 推论 模式识别(心理学) 地质学 地震学 执行机构 操作系统 纯数学 数学
作者
Jiho Lee,Inwoong Noh,Jihyun Lee,Sang Won Lee
出处
期刊:IEEE Transactions on Industrial Informatics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:18 (10): 6895-6904 被引量:16
标识
DOI:10.1109/tii.2021.3134250
摘要

In recent years, various advanced fault diagnostic models applying deep learning techniques have been proposed, but the confidence in model prediction in the industrial field is still low. Therefore, a method is required to establish a reliable fault diagnostic model that can provide an understandable rationale for the prediction result. This article develops an explainable fault diagnosis framework that infers the causal relationship of failure by combining domain knowledge. A novel data imagification methodology that generates fuzzy-based energy pattern image (FEPI) data using sensor signal is applied to the framework, and the physical interpretability of the FEPI data plays a key role in inferring the causality of the fault. Furthermore, a case study of the robotic spot-welding process is conducted to validate the proposed framework. Convolutional neural network (CNN)-based fault diagnostic model is trained by the FEPI data, and the result of gradient-weighted class activation mapping that traces the critical region for fault classification is interpreted by the domain knowledge to infer the failure causes. Finally, the accuracy of fault diagnosis and the performance of causal inference for the explainable fault diagnosis framework are verified together.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
OHDJSZMS发布了新的文献求助10
刚刚
hui发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
starr发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
2秒前
草泥马发布了新的文献求助10
2秒前
天赋丸子发布了新的文献求助10
2秒前
碧蓝一德完成签到,获得积分20
2秒前
安静奇异果完成签到,获得积分10
2秒前
doctor_s完成签到,获得积分10
2秒前
Akim应助keyanniniz采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
1.1发布了新的文献求助10
4秒前
鸭鸭发布了新的文献求助10
5秒前
大大灰完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
李爱国应助sadsada采纳,获得10
7秒前
谷粱发布了新的文献求助10
7秒前
小圆完成签到,获得积分10
8秒前
碧蓝一德发布了新的文献求助30
8秒前
共享精神应助szj采纳,获得10
9秒前
正函数完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
9秒前
Raince发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
默默关注了科研通微信公众号
10秒前
wxwxwx77发布了新的文献求助10
10秒前
情怀应助外科医生采纳,获得10
10秒前
Akim应助西尔多采纳,获得10
10秒前
CodeCraft应助灵巧的山水采纳,获得10
11秒前
学习的学关注了科研通微信公众号
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
14秒前
田乐天完成签到 ,获得积分10
14秒前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 3000
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Mechanistic Modeling of Gas-Liquid Two-Phase Flow in Pipes 2500
Kelsen’s Legacy: Legal Normativity, International Law and Democracy 1000
Conference Record, IAS Annual Meeting 1977 610
Interest Rate Modeling. Volume 3: Products and Risk Management 600
Interest Rate Modeling. Volume 2: Term Structure Models 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 量子力学 光电子学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3543600
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3120949
关于积分的说明 9344906
捐赠科研通 2818967
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1549876
邀请新用户注册赠送积分活动 722316
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 713126