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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90871
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor宋家驥zh_TW
dc.contributor.advisorCHIA-CHI SUNGen
dc.contributor.author王翊丞zh_TW
dc.contributor.authorYi-Cheng Wangen
dc.date.accessioned2023-10-04T16:06:05Z-
dc.date.available2023-11-09-
dc.date.copyright2023-10-04-
dc.date.issued2023-
dc.date.submitted2023-08-04-
dc.identifier.citation參考文獻
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/90871-
dc.description.abstract探討工業 4.0 的智慧製造在煞車來令片的振動訊號缺陷檢測方面的應用。相較於傳統用人耳聽取異音辨識缺陷的方法,本論文使用了機器學習對振動訊號的缺陷檢測,其中包含以有限元素的工具軟體 (COMSOL) 模擬來令片的損壞樣式作為訓練的樣本,以及使用實驗敲擊訊號作為測試樣本。
為了提高模型的準確性,機器學習使用了 Random Forest、XGBoost 和CatBoost 的分類方法,其中在架構調整上也使用了特徵重要性 (Feature Importance)判斷各個特徵對模型預測的貢獻程度和超參數 (Hyperparameters) 的調整,例如學習率、樹的深度等等。超參數調整的目的是為了找到最優的參數組合,再使用交叉驗證 (Cross Validation) 以避免過度擬合 (Overfitting),以提高模型的準確度。
這種應用不僅可以提高檢測的精度,還可以節省人力資源和時間成本,並幫助製造商實現更高效的生產,並且有助於實現智慧製造的目標。
zh_TW
dc.description.abstractThis paper discusses the application of Industry 4.0’s smart manufacturing in vibration signal defects detection in brake pads. In contrast to traditional methods of identifying defects by listening to abnormal sounds, using machine learning to detect vibration signal defects, which includes using finite element simulations (COMSOL) to train the model with brake pads’ damage patterns and use experimental tapping signals as test samples.
To improve the model accuracy, Random Forest, XGBoost, and CatBoost classification methods were used in machine learning. Parameters adjusted include feature importance determines the contribution of each feature to the model’s prediction and hyperparameters such as learning rate and tree depth to find the optimal parameter combination, use cross validation to avoid overfitting, and improve the accuracy is 94% of the model.
This application not only improves the accuracy of detection but also saves human resources and time costs. It also helps manufacturers achieve more efficient production and contributes to the goal of smart manufacturing.
en
dc.description.provenanceSubmitted by admin ntu (admin@lib.ntu.edu.tw) on 2023-10-04T16:06:04Z
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en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2023-10-04T16:06:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0en
dc.description.tableofcontents目錄
Page
口試委員審定書 i
致謝 ii
摘要 iii
Abstract iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 文獻回顧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 全文簡介 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 煞車來令片介紹 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
第二章 理論背景 9
2.1 隨機森林 (Random Forest) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 梯度提升決策樹(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT) . . . . 10
2.2.1 CatBoost (Category Boosting) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.2 XGBoost (eXtreme Gradient Boosting) . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3 混淆矩陣 (Confusion Matrix) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
第三章 資料集 16
3.1 有限元素模擬 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 實驗量測方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.2.1 示波器驗證 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.2 訊號量測 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3 本章小結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
第四章 機器學習演算法實驗結果 35
4.1 隨機森林實驗結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1.1 Random Forest 的演算法步驟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
4.1.2 Random Forest 架構與參數調整 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2 CatBoost 實驗結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.1 CatBoost Classifier 的演算法步驟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.2 CatBoost 架構與參數調整 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3 XGBoost 實驗結果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.1 XGBoost Classifier 演算法步驟 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.2 XGBoost 架構與參數調整 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.4 結果與討論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.4.1 模型訓練結果比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.4.2 模型預測結果比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
第五章 結論與未來方向 55
5.1 結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5.2 未來方向 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
參考文獻 58
-
dc.language.isozh_TW-
dc.subject有限元素zh_TW
dc.subject智慧製造zh_TW
dc.subject煞車來令片zh_TW
dc.subject機器學習zh_TW
dc.subjectFinite elementen
dc.subjectSmart manufacturingen
dc.subjectBrake paden
dc.subjectMachine learningen
dc.title機器學習應用於煞車來令片振動訊號缺陷檢測zh_TW
dc.titleApplication of Machine Learning in Defect Detection of Brake Pads Vibrationen
dc.typeThesis-
dc.date.schoolyear111-2-
dc.description.degree碩士-
dc.contributor.oralexamcommittee王昭男;張瑞益;黃翊鈞zh_TW
dc.contributor.oralexamcommitteeCHAO-NAN WANG;RAY-I CHANG;YI-JUN HUANGen
dc.subject.keyword智慧製造,煞車來令片,有限元素,機器學習,zh_TW
dc.subject.keywordSmart manufacturing,Brake pad,Finite element,Machine learning,en
dc.relation.page61-
dc.identifier.doi10.6342/NTU202302467-
dc.rights.note同意授權(限校園內公開)-
dc.date.accepted2023-08-04-
dc.contributor.author-college工學院-
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學系-
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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