Traditional supervised bearing fault diagnosis methods rely on massive labelled data, yet annotations may be very time-consuming or infeasible. The fault diagnosis approach that utilizes limited labelled data is becoming increasingly popular. In this paper, a Wavelet Transform (WT) and self-supervised learning-based bearing fault diagnosis framework is proposed to address the lack of supervised samples issue. Adopting the WT and cubic spline interpolation technique, original measured vibration signals are converted to the time-frequency maps (TFMs) with a fixed scale as inputs. The Vision Transformer (ViT) is employed as the encoder for feature extraction, and the self-distillation with no labels (DINO) algorithm is introduced in the proposed framework for self-supervised learning with limited labelled data and sufficient unlabeled data. Two rolling bearing fault datasets are used for validations. In the case of both datasets only containing 1% labelled samples, utilizing the feature vectors extracted by the trained encoder without fine-tuning, over 90\% average diagnosis accuracy can be obtained based on the simple K-Nearest Neighbor (KNN) classifier. Furthermore, the superiority of the proposed method is demonstrated in comparison with other self-supervised fault diagnosis methods.


翻译:在本文中,建议采用Wavelet变换(WT)和自我监督的基于学习的基于受监督的过错诊断框架来解决缺乏受监督的样本问题。采用WT和立方螺旋内插法,最初测量的振动信号被转换成具有固定比例的时频图(TFMS),作为投入。视野变换器(VIT)作为地貌提取的编码器,而没有标签的自我蒸馏(DINO)算法被引入拟议的框架,以使用有限的标签数据和足够的无标签数据进行自我监督的学习。两个带有断层的滚动数据集被用于验证。在这两个数据集中,仅包含1%的标定样品,使用经过训练的编码器提取的特性矢量而不作微调,根据简单的 K-Near Neighbor (KNNNNN) 的自我诊断方法,获得平均诊断准确度超过90。此外,在演示的自我诊断方法中,还展示了与其他自我分析的高级性。

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