一种高速转子的外圆轮廓均匀多点数据采集方法与流程

本发明属于数字信号采集与分析技术领域，特别是涉及一种高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集方法。

背景技术：

在实际生产中，有时需要对高速旋转转子(如砂轮)外圆轮廓进行在线检测，如磨床砂轮形貌在线检测，这就要求在高速转子圆周上均匀采集很多数据。

现有的主要采样方法之一是：通过数据采集a/d卡直接进行依次采样，这种采样方法在低速运转时可以广泛应用，但是当转速很高，所需采集数据点数比较多时，由于受到当前数据采集a/d卡转换速率比较低的限制，其在中高速领域中的应用就具有一定的局限性。

方法之二是：以某个点为基准点，以基准点开始采样，每采集一个点后，经过一个或者几个转动周期的时间和下一个点与基准点之间的时间间隔，再采集下一个点。这种方法有效的避开了由于转速提高而造成的数据采集比较难的问题。但是，这种方法需要每次计算要采样的点与基准点之间的时间以及在实际生产中需要判定经过基准点的时间，且延时时间靠程序空操作来实现，存在一定的误差，这就造成了实际测量点的位置精度比较低，尤其是在高速运转的过程中该现象就更加的明显。

综上所述，当转子旋转速度比较高且均匀采集数据比较多时，由于现有数据采集装置如a/d卡的转换速率比较低，高转换速率的数据采集装置其成本又特别高，以上所述的数据采集方法都难以实现采用比较低转换速率的a/d卡对高速转子外圆轮廓的均匀多点数据采集，或存在采样位置不够准确的缺陷，因此急需一种新的方法来解决这个问题。本发明的一种高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集方法，可实现采用比较低转换速率的a/d卡对高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集。

技术实现要素：

本发明的主要目的是克服现有数据采集a/d卡转换率比较低难以满足对高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集，或存在采样位置不够准确的缺陷，实现了采用较低转换率的数据采集a/d卡对高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集，设计开发了一种高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集方法。

本发明提供的技术方案为：

一种高速旋转转子圆周均匀多点数据采集方法，包括如下步骤：

步骤一、设高速旋转转子的转速为ω，其转动周期为t0＝2π/ω，均匀采集点数为n0，n0为整数；

步骤二、其实际的采样点数为n0+1，即在采样结束后采样的起点和其终点是重合的，它们是同一个点，因此，采取转子旋转一圈完成所有数据的采集时，两个相邻采样点之间的实际时间间隔为δt0＝t0/ω(n0+1)＝2π/ω(n0+1)；

步骤三、假设n0+1个点采取转子旋转m圈采集完成，每圈要采集的数据为r个，其必须满足(n0+1)/m＝r，m，r均为整数；

步骤四、采取转子旋转m圈完成所有数据的采集时，两个相邻采样点之间的时间间隔为δt1＝t0/r＝2πm/ω(n0+1)＝m*δt0；

步骤五、由步骤四的计算可知，通过转子旋转m圈采集n0个点的数据采集方法，可将测量时两个相邻采样点之间的时间间隔扩大了m倍，也可实现使用较低转换速率的数据采集装置对高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集。

步骤六、数据处理

(1)、根据上述采样原理可知，用m圈进行采样时，每圈的采样点数为r；

(2)、设第i周上的测量值为yij，i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，r；

(3)、令y＝(y11，y21，…，yi1，…，ym1；y12，y22，…，ym2；…；y1j，y2j，…，yij，…，ymj；…；y1r，y2r，…yir，…，ymr)，其中：i＝1，2，…，m，j＝1，2，…，r。此时去掉首点或末点的值即为所需测量的值(也可取首末两点的值的均值)，也即为所采集的数据。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集方法。可解决采用转换速率较低的数据采集装置对高速转子外圆轮廓均匀多点数据采集的难题。

附图说明

图1为高速转动圆盘的数据采集流程示意图

图2为数据采样点为8个点时的数据采集顺序图

图3为数据采样点为9个点时的数据采集顺序图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域的技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供了一种高速转子的外圆轮廓均匀多点数据采集方法。现参照附图2以采集8个点为实例进行说明：

1、附图中假设在高速转子的外圆轮廓上均匀采集n0＝8个点，设高速旋转转子的转速为ω，计算其转动周期为t0＝2π/ω。

2、其实际的采样点数为n0+1，即在采样结束后采样的起点和其终点是重合的，它们是同一个点，因此，采取转子旋转一圈完成所有数据的采集时，两个相邻采样点之间的实际时间间隔为δt0＝t0/(8+1)＝2π/(8+1)ω。

3、因为9能够被1、3、9整除，所以可选择1个周期、3个周期或者9个周期采集结束。

4、本实例中选择3个周期作为整体的采样周期，此时，每转一圈采样点数r为9/3＝3,两个相邻的采样点之间的时间间隔为δt1＝t0/3＝2π/3ω＝3*δt0。

5、由4可知，数据的采样顺序为如图2所示的采样顺序，采样点的时间间隔扩大为原来的3倍。

6、数据处理根据上述采样原理可知，用3圈进行采样时，每圈的采样点数为3，此时去掉首点或末点的值即为所需测量的值(也可取首末两点的值的均值)，也即为所采集的数据，经数据重新排序处理后的测量顺序为111，421，731，212，522，832，313，623，933，由于第一个点和最后一个点重合，采取去掉末点的处理方法，可得测量顺序为111，421，731，212，522，832，313，623。

现参照附图3以采集9个点为实例进行说明：

1、附图中假设在高速转子的外圆轮廓上均匀采集n0＝9个点，设高速旋转转子的转速为ω，其转动周期为t0＝2π/ω。

2、其实际的采样点数为n0+1，即在采样结束后采样的起点和其终点是重合的，它们是同一个点，因此，采取转子旋转一圈完成所有数据的采集时，两个相邻采样点之间的实际时间间隔为δt0＝t0/(9+1)＝2π/(9+1)ω。

3、因为10能够被1、2、5、10整除，所以可选择1个周期、2个周期、5个周期或者10个周期采集结束。

4、本实例中选择2个周期作为整体的采样周期，此时，每转一圈采样点数r为10/2＝5,两个相邻的采样点之间的时间间隔为δt1＝t0/5＝2π/5ω＝2*δt0。

5、由4可知，数据的采样顺序为如图3所示的采样顺序，采样点的时间间隔扩大为原来的2倍。

6、数据处理根据上述采样原理可知，用2圈进行采样时，每圈的采样点数为5，此时去掉首点或末点的值即为所需测量的值(也可取首末两点的值的均值)，也即为所采集的数据，经数据重新排序处理后的测量顺序为111，621，212，722，313，823，414，924，515，1025，由于第一个点和最后一个点重合，采取去掉末点的处理方法，可得测量顺序为测量顺序为111，621，212，722，313，823，414，924，515。