一种滚动轴承检测方法及装置与流程

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种滚动轴承检测方法及装置。

背景技术：

轴承外圈剥落是一种常见的轴承缺陷形式，现有的成熟检测方案是在轴承解体后，通过目视测试，获取缺陷大小尺寸信息。

现有测检测方案存在以下不足：(1)破坏性测试，测试轴承无法继续使用；(2)不能用于在线测试，无法实时了解轴承缺陷的发展状态。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是解决现有检测方案的测试的破坏性和无法用于在线测试的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种滚动轴承检测方法，包括：获取所述滚动轴承运行状态下的振动信号；对所述振动信号进行重采样，以得到采样数据；根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；根据所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。

可选的，所述重采样为等角度域重采样，所述角度域重采样基于所述轴承内圈运动的角速度进行，通过所述等角度域重采样，所述轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同。

可选的，所述振动信号对应于所述滚动体在时域中的振动幅度状态。

可选的，根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度包括：根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点；根据所述起始点和结束点确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

可选的，根据所述起始点和结束点所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的时间跨度包括：根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

可选的，所述起始点和所述结束点基于所述采样数据的采样点确定，所述跨度由所述起始点和所述采样点之间的采样点的数目标识。

可选的，根据所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸包括以如下公式计算所述缺陷的尺寸：其中，dor为所述滚动轴承外圈的直径，为所述缺陷的跨度，pcircle为所述轴承内圈转动一圈的采样点的总数目。

可选的，所述轴承内圈旋转一圈的采样数据中包括与所述滚动体的数量相同的尖峰段，每一尖峰段对应于其中一个滚动体通过所述缺陷。

可选的，每一滚动体对应的尖峰段中，首个下降斜率最大的采样点为所述滚动体通过所述缺陷的起始点，所述起始点后的幅度最大值点为所述滚动体通过所述缺陷的结束点。

可选的，对所述采样数据的至少一部分进行聚类分析，以确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点。

可选的，利用配置于所述滚动轴承的轴承座的加速度传感器，获取所述振动信号。

可选的，获取所述滚动轴承运行状态下的振动信号包括：获取所述滚动轴承运行状态下的初始振动信号；对所述初始振动信号进行降噪处理，以得到所述振动信号。

可选的，所述降噪处理包括以下任一种或多种：小波降噪处理和自适应滤波。

可选的，所述采样数据的至少一部分为所述轴承内圈旋转一圈或多圈的采样数据。

本发明实施例还提供一种滚动轴承检测装置，所述滚动轴承包括轴承外圈、轴承内圈，以及位于所述轴承外圈与所述轴承内圈之间的滚动体，滚动轴承检测装置包括：振动信号获取单元，适于获取所述滚动轴承运行状态下的振动信号；重采样单元，适于对所述振动信号进行重采样，以得到采样数据；跨度确定单元，适于根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；缺陷尺寸确定单元，适于根据所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。

可选的，所述重采样为等角度域重采样，所述角度域重采样基于所述轴承内圈运动的角速度进行，通过所述等角度域重采样，所述轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同。

可选的，所述振动信号对应于所述滚动体在时域中的振动幅度状态。

可选的，所述跨度所述确定单元，包括：起始点和结束点确定子单元，适于根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点；跨度确定子单元，适于根据所述起始点和结束点确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

可选的，所述跨度确定单元，包括：单滚动体跨度确定单元，适于根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；平均跨度确定单元，适于对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

可选的，所述起始点和所述结束点基于所述采样数据的采样点确定，所述跨度由所述起始点和所述采样点之间的采样点的数目标识。

可选的，所述缺陷尺寸确定单元，适于以如下公式计算所述缺陷的尺寸：其中，dor为所述滚动轴承外圈的直径，为所述缺陷的跨度，pcircle为所述轴承内圈转动一圈的采样点的总数目。

可选的，所述轴承内圈旋转一圈的采样数据中包括与所述滚动体的数量相同的尖峰段，每一尖峰段对应于其中一个滚动体通过所述缺陷。

可选的，每一滚动体对应的尖峰段中，首个下降斜率最大的采样点为所述滚动体通过所述缺陷的起始点，所述起始点后的幅度最大值点为所述滚动体通过所述缺陷的结束点。

可选的，所述起始所述点和结束点确定单元，适于对所述采样数据的至少一部分进行聚类分析，以确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点。

可选的，所述振动信号获取单元适于利用配置于所述滚动轴承的轴承座的加速度传感器，获取所述振动信号。

可选的，所述振动信号获取单元包括：初始振动信号获取单元，适于获取所述滚动轴承运行状态下的初始振动信号；降噪单元，适于对所述初始振动信号进行降噪处理，以得到所述振动信号。

可选的，所述降噪处理包括以下任一种或多种：小波降噪处理和自适应滤波。

可选的，所述采样数据的至少一部分为所述轴承内圈旋转一圈或多圈的采样数据。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

在本发明实施例中，通过获取滚动轴承运行状态下的振动信号，对振动信号进行重采样，根据采样数据至少一部分，确定轴承外圈的缺陷的跨度，进而可以根据轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。由此，在本发明实施例中，无需对滚动轴承进行破坏即可确定滚动轴承外圈的缺陷的尺寸；获取的振动信号是轴承运行状态下的信号，故可以用于在线测试。

进一步，对振动信号进行等角度域重采样，使得轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同，进而可以使得采样数据中的采样点直和缺陷的尺寸形成比例关系，由于缺陷的跨度由采样数据确定，进行根据缺陷的跨度经过简单计算即可确定缺陷的尺寸，进一步可以提升计算缺陷的尺寸的效率。

另外，根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度后，对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。由此，可以充分利用多个滚动体对应的振动信号进行缺陷尺寸的计算，可以提升缺陷尺寸计算的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例中一种滚动轴承检测方法的流程图；

图2是本发明实施例中一种初始振动信号的波形示意图；

图3是本发明实施例中一种确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度的方法的流程图；

图4是滚动体在经过轴承外圈的缺陷时的受力示意图；

图5是本发明实施例中对应轴承内圈旋转一圈的采样数据的示意图；

图6是本发明实施例中单个滚动体通过缺陷的采样数据的示意图；

图7是本发明实施例中一种滚动轴承检测装置的结构示意图；

图8是图7中的跨度确定单元73的一种具体实现的结构示意图。

具体实施方式

如前所述，轴承外圈剥落是一种常见的轴承缺陷形式，现有的成熟检测方案是在轴承解体后，通过目视测试，获取缺陷大小尺寸信息。现有测检测方案存在以下不足：(1)破坏性测试，测试轴承无法继续使用；(2)不能用于在线测试，无法实时了解轴承缺陷的发展状态。

在本发明实施例中，通过获取滚动轴承运行状态下的振动信号，对振动信号进行重采样，根据采样数据至少一部分，确定轴承外圈的缺陷的跨度，进而可以根据轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。由此，在本发明实施例中，无需对滚动轴承进行破坏即可确定滚动轴承外圈的缺陷的尺寸；获取的振动信号是轴承运行状态下的信号，故可以用于在线测试。

为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例中一种滚动轴承检测方法的流程图，具体可以包括步骤s11至步骤s14：

在步骤s11中，获取所述滚动轴承运行状态下的振动信号；

在步骤s12中，对所述振动信号进行重采样，以得到采样数据；

在步骤s13中，根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；

在步骤s14中，根据所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。

其中，振动信号可以对应于滚动器在时域中的振动幅度状态，可以利用配置于所述滚动轴承的轴承座的加速度传感器获取。在具体实施中，可以对获取到的初始振动信号进行降噪处理，以得到振动信号，例如，可以小波降噪处理和/或自适应滤波进行上述降噪处理。降噪前的初始振动信号的波形可以如图2所示，其中，横轴为时间，纵轴为幅度。

为了更便捷的确定轴承外圈的缺陷跨度和缺陷的尺寸，在图1中步骤s12中可以对振动信号进行等角度域重采样。角度域重采样可以基于所述轴承内圈运动的角速度进行，通过所述等角度域重采样，所述轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同。

对振动信号进行等角度域重采样，使得轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同，进而可以使得采样数据中的采样点直和缺陷的尺寸形成比例关系，由于缺陷的跨度由采样数据确定，进行根据缺陷的跨度经过简单计算即可确定缺陷的尺寸，进一步可以提升计算缺陷的尺寸的效率。

可以理解的是，也可以按照其它方式对振动信号进行重采样，缺陷的跨度是对应于采样数据的，在根据缺陷的跨度确定缺陷的尺寸时，采用与重采样相配合的方式进行计算。

参见图3，在具体实施中，可以通过如下方式确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度：

步骤s31，根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点；

步骤s32，根据所述起始点和结束点确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

在滚动体通过所述轴承外圈的缺陷时，时域的振动幅度会发生变化，图4示出了滚动体43在经过轴承外圈41的缺陷42时的受力示意图。滚动体在通过轴承外圈的缺陷时受力与未经过缺陷时不同，采样数据的幅度可以体现轴承外圈的缺陷的起始点和结束点。进一步根据所述起始点和结束点可以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

滚动轴承中通常包括多个滚动体，每个滚动体在经过轴承外圈的缺陷时，时域振动幅度均会发生变化，所述采样数据的至少一部分至少可以包括一个滚动体经过所述轴承外圈的缺陷时对应的采样数据。

采样数据的至少一部分也可以包括多个滚动体经过所述轴承外圈的缺陷时对应的采样数据。此时可以根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，并对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。由此，可以充分利用多个滚动体对应的振动信号进行缺陷尺寸的计算，可以提升缺陷尺寸计算的准确性。

经发明人测试发现，轴承内圈旋转一圈的采样数据中，可以包括与所述滚动体的数量相同的尖峰段，每一尖峰段对应于其中一个滚动体通过所述缺陷，其示意图参见图5。其中，横轴为表采样点数，纵轴为振动幅度。

故根据每个滚动体对应的尖峰段，均可独立的计算出该尖峰段对应的缺陷的尺寸。本发明实施例中的采样数据的至少一部分可以包括一个尖峰段。

本发明实施例中的采样数据也可以包括多个尖峰段，例如可以包括轴承内圈旋转一圈或多圈对应的尖峰段。

对每个尖峰段均可以确定滚动体通过轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，具体地，可以通过对每个尖峰段进行聚类分析的方式，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点。

例如，在每一滚动体对应的尖峰段中，可以将首个下降斜率最大的采样点为所述滚动体通过所述缺陷的起始点，将所述起始点后的幅度最大值点为所述滚动体通过所述缺陷的结束点。

图6是一滚动体对应的尖峰段的幅度示意图，其中a点为首个下降斜率最大的采样点，可以作为滚动体通过所述缺陷的起始点，b点为起始点后的幅度最大值点，可以作为滚动体通过所述缺陷的结束点。当所述轴承外圈的缺陷的尺寸大于所述滚动体的尺寸时，通常会出现图6中c点。

前述对每个尖峰段进行聚类分析，其目标可以是确定图6中的a点与b点。可以理解的是，也可以利用其它拟合方式确定首个下降斜率最大的采样点和起始点后的幅度最大值点，以作为滚动体通过所述缺陷的起始点和结束点。

可以看出，所述起始点和所述结束点可以基于所述采样数据的采样点确定，所述跨度由所述起始点和所述采样点之间的采样点的数目标识。在具体实施中，可以通过如下公式计算所述缺陷的尺寸：

其中，dor为所述滚动轴承外圈的直径，为所述缺陷的跨度，pcircle为所述轴承内圈转动一圈的采样点的总数目。

在上述计算方式中，重采样为等角度域重采样，缺陷的跨度由所述起始点和所述采样点之间的采样点的数目标识，故通过缺陷跨度占轴承内圈转动一圈的采样点的总数目的比值，可以确定轴承外圈的缺陷占轴承外圈周长的比例，进而可以确定缺陷的尺寸。

在本发明实施例中，通过获取滚动轴承运行状态下的振动信号，对振动信号进行重采样，根据采样数据至少一部分，确定轴承外圈的缺陷的跨度，进而可以根据轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。由此，在本发明实施例中，无需对滚动轴承进行破坏即可确定滚动轴承外圈的缺陷的尺寸；获取的振动信号是轴承运行状态下的信号，故可以用于在线测试。

本发明实施例还提供一种滚动轴承检测装置，所述滚动轴承包括轴承外圈、轴承内圈，以及位于所述轴承外圈与所述轴承内圈之间的滚动体，参见图7，滚动轴承检测装置可以包括：

振动信号获取单元71，适于获取所述滚动轴承运行状态下的振动信号；

重采样单元72，适于对所述振动信号进行重采样，以得到采样数据；

跨度确定单元73，适于根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；

缺陷尺寸确定单元74，适于根据所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度，确定所述缺陷的尺寸。

其中，所述振动信号可以对应于所述滚动体在时域中的振动幅度状态。所述采样数据的至少一部分为所述轴承内圈旋转一圈或多圈的采样数据。所述振动信号获取单元71适于利用配置于所述滚动轴承的轴承座的加速度传感器，获取所述振动信号。

在具体实施中，所述重采样可以是等角度域重采样，所述角度域重采样基于所述轴承内圈运动的角速度进行，通过所述等角度域重采样，所述轴承内圈旋转单位角度内得到的采样点数据相同。

参见图8，图7中的跨度确定单元73可以包括：

起始点和结束点确定子单元81，适于根据所述采样数据的至少一部分，确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点；

跨度确定子单元82，适于根据所述起始点和结束点确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

从滚动体数量的层面，图7中的跨度确定单元73可以包括：

单滚动体跨度确定单元，适于根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度；

平均跨度确定单元，适于对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。

根据多个滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点，确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度后，对所述多个滚动体各自通过所述轴承外圈的缺陷的跨度进行平均，以确定所述滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的跨度。由此，可以充分利用多个滚动体对应的振动信号进行缺陷尺寸的计算，可以提升缺陷尺寸计算的准确性。

在具体实施中，所述起始点和所述结束点基于所述采样数据的采样点确定，所述跨度由所述起始点和所述采样点之间的采样点的数目标识。

在一具体实现中，图7中缺陷尺寸确定单元74，适于以如下公式计算所述缺陷的尺寸：

其中，dor为所述滚动轴承外圈的直径，为所述缺陷的跨度，pcircle为所述轴承内圈转动一圈的采样点的总数目。

在具体实施中，所述轴承内圈旋转一圈的采样数据中包括与所述滚动体的数量相同的尖峰段，每一尖峰段对应于其中一个滚动体通过所述缺陷。

每一滚动体对应的尖峰段中，首个下降斜率最大的采样点可以作为所述滚动体通过所述缺陷的起始点，所述起始点后的幅度最大值点可以作为所述滚动体通过所述缺陷的结束点。

在具体实施中，图8中起始所述点和结束点确定单元81，适于对所述采样数据的至少一部分进行聚类分析，以确定每一滚动体通过所述轴承外圈的缺陷的起始点和结束点。

在具体实施中，图7中所述振动信号获取单元71可以包括：初始振动信号获取单元，适于获取所述滚动轴承运行状态下的初始振动信号；降噪单元，适于对所述初始振动信号进行降噪处理，以得到所述振动信号。其中，所述降噪处理可以包括以下任一种或多种：小波降噪处理和自适应滤波。

本发明实施例中的滚动轴承检测装置的具体实现和有益效果可以参见滚动轴承检测方法，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。