In-situ classification of faulty sounds is an important issue in machine health monitoring and diagnosis. However, in a noisy environment such as a factory, machine sound is always mixed up with environmental noises, and noise-only periods can exist when a machine is not in operation. Therefore, a deep neural network (DNN)-based fault classifier has to be able to distinguish noise from machine sound and be robust to mixed noises. To deal with these problems, we investigate on-site noise exposure (ONE) that exposes a DNN model to the noises recorded in the same environment where the machine operates. Like the outlier exposure technique, noise exposure trains a DNN classifier to produce a uniform predicted probability distribution against noise-only data. During inference, the DNN classifier trained by ONE outputs the maximum softmax probability as the noise score and determines the noise-only period. We mix machine sound and noises of the ToyADMOS2 dataset to simulate highly noisy data. A ResNet-based classifier trained by ONE is evaluated and compared with those trained by other out-of-distribution detection techniques. The test results show that exposing a model to on-site noises can make a model more robust than using other noises or detection techniques.


翻译:在机器健康监测和诊断中,原位分类故障声音是一个重要问题。然而,在像工厂这样的嘈杂环境中,机器声音总是与环境噪声混合在一起,当机器不运行时可能存在纯噪音时段。因此,深度神经网络(DNN)基于故障分类器必须能够区分噪音和机器声音,并且对混合噪声具有鲁棒性。为了解决这些问题,我们研究了基于现场噪音曝光(ONE)的技术,将DNN模型暴露于与机器运行相同的环境中记录的噪音中。像异常值暴露技术一样,噪声曝光训练DNN分类器使其产生针对仅噪音数据的均匀预测概率分布。在推理过程中,ONE训练的DNN分类器将最大的softmax概率输出为噪声得分,并确定仅噪声时段。我们将ToyADMOS2数据集的机器声音和噪声混合在一起,以模拟高噪声数据。通过ONE训练的ResNet分类器进行评估,并与其他异常值检测技术进行比较。测试结果表明,让模型暴露于现场噪声可以使模型比使用其他噪声或检测技术更具鲁棒性。

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