Machinery fault diagnosis using independent component analysis (ICA) and Instantaneous Frequency (IF)

Machine condition monitoring plays an important role in industry to ensure the continuity of the process. This work presents a simple and yet, fast approach to detect simultaneous machinery faults using sound mixture emitted by machines. We developed a microphone array as the sensor. By exploiting the independency of each individual signal, we estimated the mixture of the signals and compared time-domain independent component analysis (TDICA), frequency-domain independent component analysis (FDICA) and Multi-stage ICA. In this research, four fault conditions commonly occurred in industry were evaluated, namely normal (as baseline), unbalance, misalignment and bearing fault. The results showed that the best separation process by SNR criterion was time-domain ICA. At the final stage, the separated signal was analyzed using Instantaneous Frequency technique to determine the exact location of the frequency at the specific time better than spectrogram. 

Full paper is available in IEEExplore

High-Quality Resample (Downsample/Upsample) Sound File (.wav)

In this occasion let me show how to resample (Downsample/Upsample) sound file such as .wav in high-quality format directly on your Operating System.

The software/program that I used is libsamplerate (SRC). You can download here. Follow the instruction and the "README" text, and install it manually (if you used Unix-based OS, I think it just a simple job:) ). How to use it ? Just choose one of two options below,

sndfile-resample -to  newsamplereate [-c number]
 inputfile.ext outputfile.ext

sndfile-resample -by  amount [-c number] inputfile.ext outputfile.ext

The optional -c argument allows the converter type to be chosen from the following list :  

• 0 : Best Sinc Interpolator
• 1 : Medium Sinc Interpolator (default)
• 2 : Fastest Sinc Interpolator
• 3 : ZOH Interpolator
• 4 : Linear Interpolator

For example, I resampled my input file namely female02_44k.wav which has 44100 Hz of sampling rate to be 8000 Hz with output name is female.wav. So, I use the following command,

sndfile-resample -to 8000 female02_44.wav female.wav

After that, I will get the result as the following,

Resample Result Using libsamplerete

So, what is libsamplerate?

The Forgotten Contribution of Medieval Physicists

We learn at school that Newton is the father of modern optics, Copernicus heralded the birth of astronomy, and Snell deduced the law of refraction. But what debt do these men owe to the physicists and astronomers of the medieval Islamic Empire? What about Ibn al-Haytham, the greatest physicist in the 2000-year span between Archimedes and Newton, whose Book of Optics was just as influential as Newton’s seven centuries later? Or Ibn Sahl, who came up with the correct law of refraction many centuries before Snell? What of the astronomers al-Tusi and Ibn al-Shatir, without whom Copernicus would not have been able to formulate his heliocentric model of the solar system?

Is that all true? Come in to this lecture in the link below, Jim Al-Khalili recounts the stories of these characters and more from his new book Pathfinders: The Golden Age of Arabic Science.

Please follow the link below,

http://w.on24.com/r.htm?e=353264&s=1&k=D4AAECECF9D3501315CBA0A697F8AFC6

Generating White Noise Sound on Octave / Matlab

The following white noise sound was generated with GNU Octave's random number generator rand(), which generates uniformly distributed random values in the interval [0,1). The wavwrite() function expects values in [-1.0, 1.0), so we multiply by 2 and shift down by 1. So to generate 10 seconds of noise sampled at 48 kHz:

white=rand(48000*10,1)*2-1;

I'm not sure about the inner workings of /dev/urandom, but I used the "reseed" command to feed it data from random.org, so this should be pretty random. To export this to a 16-bit, 48 kHz .wav file in our home directory, the command is:

When the Eigenvectors of Matrix Always Orthogonal or Not (With Octave/Matlab Prove)

In Linear Algebra, an orthogonal matrix is defined as matrix with its transpose equal to its inverse,
$$ Q^T = Q^{-1}$$ or
$$ Q.Q^T = Q^T.Q = I $$ How about eigenvectors of Matrix? Are eigenvectors always orthogonal? The short answer is no. Eigenvectors of an arbitrary (but not degenerate) square real matrix A are sure to be independent (if there are no repeated eigenvalues), however they are not necessarily orthogonal.

Are eigenvectors of a symmetric matrix always orthogonal? The short answer is yes. Gilbert Strang gives the following definition: A real matrix has perpendicular eigenvectors if and only if $A^{T}A=AA^{T}$.

It follows that eigenvectors of a symmetric real matrix A (i.e $A =A^T$) are perpendicular. Another nice property of symmetric matrices is that their eigenvalues are real.

Let`s check using Octave/Matlab,

Sites in Kumamoto Castle

Before read this story, it's better to read my visit to Kumamoto Castle. Then, continue read the story below about some interesting sites in Kumamoto Castle.

The Main Towers

The area around the main towers and the Hon-maru Goten was destroyed by fire three days before the Seinan Rebellion began. The cause of the fire remains unknown. The present main tower were rebuilt in 1960 to restore the castle's exterior. The larger main tower has 6 stories with a basement and about 30 meters above the stone fence, and the smaller main tower has 4 stories with a basement and about 19 meters in height.

Exhibition and historical relics of the two ruling feudal clans, Kato's and Hosokawa's as well as the Seinan Rebellion are housed in the tower buildings.

Kumamoto Castle Main Tower

Uto-Yagura

The Walking Tour of Suizenji Park

This is is my third trip in Kumamoto City, Japan. After visiting the Castle and Zoological and botanical garden, the story is continuing..

This is Suizenji Park.

The Suizenji Park View

Suizenji is famous park in Kumamoto city Japan. Besides the Kumamoto castle, zoo, botanical garden and other, Suizenji Park is another interesting tour destination in Kumamoto. The park was built to dedicate to the Hosokawa heritage. The duke Hosokawa is author in Kumamoto after the Kato's clan. He lived in Kumamoto castle and continued by his family to maintain feudal domain system in Kumamoto at the era.

The Suizenji Park, Kumamoto, Japan

The walking tour of Suizenji jojuen takes about 20 minutes.

Penuaan, bisakah dicegah?

Penuaan merupakan proses biologis disebabkan karena sel-sel hidup sudah tidak ada lagi, dan dapat mengakibatkan sel-sel tersebut tidak berfungsi secara optimal akibat penumpukan unsur-unsur yang hilang. Hal ini akan mengakibatkan kematian karena sulit menghilangkan pengaruh unsur-unsur ini, akan tetapi bisa menghindari kemungkinan negatif pada sel di saat tua melalui pengaktifan sel untuk membersihkan sel-sel dari unsur-unsur yang merugikan tatkala pembentukan awal, juga guna menjaga stabilitas akfitas sel.

Seperti judul artikel ini, bisakah kita mencegah penuaan? Mari kita tinjau dari sisi sains dan Islam.

Jalur Pendakian Gunung Kerinci

After all equipments are already packed.

Mulai dari carrier sampai jas hujan. Dari kompor masak, sleeping bag, peralatan logistik dan lain-lain. Yang di list udah masuk. Tinggal berangkat aja. Let's go!

Gunung Kerinci

Gunung Kerinci merupakan gunung berapi yang tertinggi di Indonesia dengan ketinggian 3800m dpl dan masih dalam keadaan aktif. Berada pada lintang 10°45,50' LS dan 1010°160' BT. Terletak di dua kabupaten yaitu Kerinci dan Sulak Deras. Dikaki gunung ini juga anda bisa temukan perkebunan teh yang terdapat di desa Kersik Tuo. Didesa Kersik Tuo ini banyak terdapat penginapan-penginapan yang diusahakan oleh penduduk setempat. Penduduk didesa Kersik Tuo ini mayoritas adalah suku Jawa yang sudah lama sekali tinggal disana, sejak jaman kolonial Belanda. Gunung kerinci berada dibawah perlindungan Taman Nasional Kerinci Semblat.

Beberapa rute untuk mencapai G. Kerinci

Gunung Kerinci bisa dicapai lewat kota Jambi atau kota Padang atau juga dari Muara Bungo. Muara Bungo terletak di jalan Lintas Sumatera antara profinsi Jambi dan Sumatera Barat. Keterangan rute-rute tersebut sebagai berikut.

Rute Kota Padang Sumatera Barat.
Padang - Kersik Tuo - Sugai Penuh.
Naik bus umum trayek Padang Sungai Penuh dan turun didesa Kersik Tuo.

Rute dari Jambi.
Jakarta - Jambi - Sungai Penuh - Kersik Tuo.

Rute dari Muara Bungo.
Jakarta - Muara Bungo - Sungai Penuh.

Dari Jakarta naik bus tujuan Padang, dan turun di kota Muara Bungo, dari sini dilanjutkan perjalan dengan menumpang mini bus dengan tujuan Sungai Penuh. Kemudian ganti kendaraan lagi dengan naik angkutan mini bus ke desa Kersik Tuo. Selain dari Kersik Tuo bisa juga dicapai dari Lubuk Gadang dan Kayu Aro. Akan tetapi rute dari desa Kersik Tuo adalah yang umum dipakai oleh para pendaki. High-camp.com menyarankan anda menginap dulu di Kersik Tuo dan memulai pendakian pagi keesokan harinya.

Mengawali perjalanan dari sungai Penuh kami langsung menuju Pintu Rimba untuk memasuki kawasan Gunung Kerinci. Setelah menyantap makan siang nasi bungkus Dendeng Betokok kami siap-siap berangkat. Namun hujan mulai turun. Aku bertanya apakah pendakian ditunda? Tidak jawab guide kami. Pendakian harus dimulai karena waktu berjalan terus. Kami semua mengeluarkan jas hujan. itulah gunanya membawa barang tersebut.

Setelah semuanya siap, tepat pukul 16.30 WIB mulai mendaki.

TAHAPAN RUTE PENDAKIAN

FFT dari Sinyal Sinus di Matlab/Octave

Seharusnya, bila kita membuat sinyal sinusoidal dengan frekuensi 20 Hz, maka kalau kita fft-kan (fourrier transform-kan) sinyal tersebut memiliki frekuensi tunggal pada sumbu X=20. Bila tidak, atau plotnya menunjukkan spektrum yang tidak beraturan, maka gambar dan teknik yang kita gunakan tersebut salah.

Visit Kumamoto Castle

This is my story about my visiting to Kumamoto Castle a few days ago. Kumamoto is a city in Kyushu island, the southern part of Japan. There is a castle in Kumamoto city, namely Kumamoto castle. Located in downtown of Kumamoto city, it was very easy to find Kumamoto castle. If you go to the Kumamoto city hall, just look in front of you. You will see a wall of Kumamoto castle. The wall was named after Naga-Bei. At the first time, I enjoy travelling to Kumamoto castle by my lovely bicycle.

A Brief History of Kumamoto Castle

The history of Kumamoto castle can be divided into three parts. The first one is the rule of Kato's with two generation in 44 years. The second is the rule of Hosokawa and the last is in the modern era. Below is the Kato's generation from year to year.

• 1588 : Lord Kato Kiyomasa, the daimyo ruler of northern Higo Province with annual rice yield of 195,000 koku moves into the old Kumamoto castle.
• 1600 : Battle of Sekigahara was happened. Southern Higo Province was added to the Kiyomasa domain, yielding a total of 540,000 koku of rice.
• 1601 : Kiyomasa began to build the present Kumamoto castle
• 1607 : The new Kumamoto castle was completely built. A kanji character in Kumamoto's name was changed.
• 1611 : Kiyomasa died from illness. His third son, namely Tadahiro, inherited the feudal lordship.
• 1632 : The Karo clan was divested of its lordship and exiled to Shonai in Dewa province.

Kumamoto Castle Main Tower

The Hosokawa clan authorized Kumamoto castle in 11 generations or about 229 years. In that era some  events are occurred. Those can be listed below.

Convolution of Two .wav Sound Files in Linux and Matlab

Convolution is the very basic and main operation in Signal Processing. My professor said that Convolution is the heart of signal processing. If we has two .wav sound files how to convolute them?

In Linux, first download the bash file here. Then follow the instruction below,

1. Ubuntu and other distribution> Unzip and untar the download by typing 

    $ gunzip fconv.tar.gz
    $ tar -xvf fconv.tar
    

2. If you are in the same directory as the program, it will run. Just type "fconv" at the command line. SLACKWARE INSTALLATION:

Automount partisi di Ubuntu Linux

Sebagai standar dalam Unix / Linux, setiap kali ada device yang berupa media penyimpanan seperti hardisk atau flashdisk yang masuk ke sistem, maka harus di-mount (dikaitkan) dulu. Pada nautilus (file manager/windows explorer-nya Linux), ataupun file manager lainnnya, ketika anda mengklik partisi atau flashdisk, saat itulah anda me-mount device tersebut. Mounting tersebut juga bisa dilakukan lewat terminal atau klik kanan pada device yang bersangkutan di nautilus. Trik yang akan dibahas juga berlaku untuk me-automount partisi windows pada dual OS. Agar tidak me-mount berkali-kali setiap komputer atau laptop dihidupkan, ada baiknya mencoba trik automount berikut.

Solusi dari Permasalahan Suara di Matlab Under Ubuntu Linux

Posting saya sebelumnya disini menjelaskan tentang instalasi Matlab pada Ubuntu Linux. Setelah instalasi umumnya tidak dijumpai permasalahan berarti untuk proses komputasi dan simulasi dengan Matlab under Linux itu. Namun, jika anda menggunakan Matlab untuk pemrosesan suara (sound processing) maka suara dari Matlab hanya akan terdengar pertama kali saat anda menggunakan fungsi berbasis suara seperti 'sound', 'audioplayer' dan sebagainya. Bagaimana agar matlab under linux bisa memutar suara berulang-ulang dengan function pemrosesan sinyal tersebut?

Pertama, bila masukkan matlab dalam menu application anda (jika anda belum membuatnya). Caranya adalah klik kanan application (pojok kanan atas) kemudian pilih edit menu, maka akan keluar tampilan sebagai berikut,

Tutorial Octave: Open Source Software Pengganti Matlab

Pada posting sebelumnya telah dibahas bagaimana cara meng-install Octave di Ubuntu Linux. Artikel ini adalah lanjutannya, yaitu bagaimana menggunakan Octave yang tidak ditujukan untuk Linux saja namun juga pada Windows dan Mac OS. Seperti halnya Matlab, Octave bisa digunakan untuk melakukan perhitungan operasi matematika secara langsung. Misalnya operasi penjumlahan ‘+’, pengurangan ‘-’, perkalian ‘*’, pembagian ‘/’ dan operasi lainnya yang lebih kompleks seperti penggunaan fungsi trigonometri (sin, cos), pangkat ‘^’, eksponensial ‘e’, logaritma ‘log’, bilangan imajiner atau untuk mendevelop fungsi operasi baru (function seperti dalam Matlab).

Untuk menjalankan octave pada Ubuntu silahkan ketik "octave" pada terminal. Operasi matematika sederhana dengan Octave bisa dilihat pada contoh di bawah.

>> a=5
a =  5
>> b=7
b =  7
>> c=a+b
c =  12

Pada kondisi tertentu kadang tidak diharapkan untuk langsung mengetahui hasil dari suatu operasi terutama bila kita mencoba menuliskan script. Untuk menahan agar octave tidak menampilkan hasil operasi pada sebuah baris ditambahkan semicolon pada akhir baris.

Instalasi Octave di Ubuntu Linux

Beberapa postingan terakhir dalam blog ini, selain menyertakan Matlab juga ada versi Octave-nya. Nah apa itu octave? Octave adalah versi open source dari matlab yang hampir sepenuhnya kompatibel dengan matlab. Termasuk juga penamaan file berupa: .m dan .mat

Octave dikembangkan oleh John E. Weaton di University of Wisconsin Madison. Awalnya software tersebut dibuat sebagai pelengkap textbook kuliah chemical reactor design. Namun kini octave digunakan oleh berbagai bidang termasuk signyal processing. Di kampus saya sendiri Octave menjadi program wajib, dan ada kelas/course-nya pula..

OK, pada ubuntu untuk mengintall Octave cukup mudah, yakni sebagai berikut:

sudo apt-get install octave

Seperti halnya Matlab, Octave membutuhkan toolbox dan program lain. Sebagi contoh untuk pemrosesan sinyal audio, image dan plot kita membutuhkan octave-signal, octave-audio, octave-image dan gnuplot. So, install program tambahan tersebut,

Menyimpan data .wav/.mat dalam format ASCII di Matlab / Octave

ASCII - American Standard Code for Information Interchange merupakan format standar data yang berupa text yang akan memudahkan kita untuk memprosesnya dalam program dan OS apapun. Nah, bagaimana menyimpan data kita dalam format ASCII ? Caranya adalah dengan menyimpan anda dalam workspace Matlab atau Octave, kemudian simpan sebagai file format ASCII dengan perintah berikut ini. (Mungkin juga berlaku untuk selain data .wav dan .mat, yakni data berekstensi lain .xml dll, sekali lagi load dulu ke workspace-nya matlab/Octave).

Dalam Matlab,

x=wavread('nama_file.wav');                      % load file wav anda

save namafiletxt x -ASCII

jika data anda berupa .mat

load data

save namafiletxt x -ASCII                           % load file mat

Dalam Octave, ganti -ASCII menjadi -ascii, sehingga menjadi sebagai berikut:

Menghitung SNR dengan Matlab / Octave

SNR- Signal to Noise Ration adalah ukuran untuk membandingkan suatu sinyal dengan noise-nya. SNR didefinisikan sebagai perbandingan power signal dengan power noisenya. Gampangannya, kalau power sinyal yang kita inginkan lebih kecil daripada noisenya, maka  hasil kita jelek (hasil apapun, entah dalam speech enhacement, source separation, image processing atau yang lain). Sehingga, semakin besar nilai SNR tentunya semakin baik kualitas desired signal kita.
Sesuai formulanya, SNR dirumuskan sebagai berikut;
$$SNR=\dfrac{P_{signal}}{P_{noise}}$$

dimana P merupakan power rata-rata baik dari sinyal maupun noise yang diukur pada t yang sama dan dalam bandwith yang sama. Jika sinyal dan noise memiliki impedansi yang sama, maka SNR dapat dihitung dari kuadrat Amplitudo kedua sinyal dan noise tersebut. Agar mempunyai impedansi yang sama, pada praktek penghitungan SNR dengan matlab/Octave nilai SNR dinormalisasi dengan perintah norm

.

dimana A merupakan root mean square (rms) dari amplitudo sinyal. Karena banyak sinyal memiliki dynamic range, maka SNR dapat dinyatakan dalam decibel (dB) sebagai berikut:

From Surabaya to Kumamoto

Alhamdulillahirobbil alamin, segala puji bagi Allah, Tuhan semesta Alam, yang mengatur siang dan malam, mengatur perputaran bumi, matahari dan benda-benda langit lainnya, mengatur segala yang ada di alam semesta dan memperjalankan hambaNya, termasuk hambaNya yang dhoif wa jahuul ini.

Dengan mengucap doa safar (doa naik kendaraan) aku memulai perjalanan ini,

Subhaanal Ladzi sakhkhara lanaa haadzaa wamaa kunnaa lahu muqriniin qa innaa ilaa rabbinaa lamunqolibuun.

Artinya:

Maha Suci Allah Dzat yang menjinakkan kendaraan ini kepada kami, sedangkan kami tidak bisa menjinakkannya, dan kepada Allah kami kembali. (Q.S. Az-Zukhruf:13-14)

Di Bandara Cengkareng, Sebelum Berangkat