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2025 conference-paper

Physics-Informed Residual-Based Anomaly Detection and Open-Set Recognition System: A Case Study on Ring Bearings

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Le résumé fourni par la source

Industrial anomaly detection often faces a trade-off between the interpretability of physics-based models and the flexibility of data-driven methods. This paper proposes a novel residual-based framework for anomaly detection and recognition in dynamic systems. Our approach employs a Physics-Informed Neural Network trained on healthy data to generate residuals that quantify deviations from expected physical behavior. The approach enables highly effective interpretable anomaly detection by using Extreme Value Theory to define exceedance based on the modeled tail distributions of healthy residual features. A Siamese Neural Network, trained with triplet loss on residual features from known fault types, creates a similarity embedding space that allows open-set recognition of both known and unseen fault groups via K-Nearest Neighbors. The combined approach provides an interpretable pipeline where detection stems from physical model violations and recognition leverages learned residual similarity, enhancing operator understanding and decision-making. We demonstrate the approach on ring bearing data from the MaFaulDa dataset, achieving detection accuracy of 98.5% with 99.27% F1-score, and overall recognition accuracy and F1-score of 82% under open-set conditions.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Physics-Informed Residual-Based Anomaly Detection and Open-Set Recognition System: A Case Study on Ring Bearings
Date Crossref
14/10/2025
Éditeur
IEEE
Type
proceedings-article

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Où se fait cette recherche

  • Universidade Federal de Santa Catarina pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Federal University of Santa Catarina pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Universidade Federal de Santa Catarina et Federal University of Santa Catarina.

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