轴承检测中采集数据的处理方法分析
发布时间：2016-05-16刘志彬
（广东省特种设备检测研究院惠州检测院，广东惠州 516000）
摘 要：随着我国工业化技术的发展，各种工业机械设备制造技术及其应用都得到了更高的发展，作为我国工业机械设备行业中应用Z为普遍，也Z为基础的重要机械元件――轴承，它的工作质量和性能直接关系到整个传动系统的安全、稳定、可靠和高效运行。因此研制出精密度更高、检测效率更强，功能更全面的轴承自动检测系统就十分关键，因为只有准确掌握轴承外圈所有相关数据信息和几何参数，才能够准确掌握其运行状态和质量性能，才能够为其设备的在线监测和故障维修预测提供准确的基础信息和数据，才能够实现轴承内外套圈自动、高精度、高效率分级，从而提高企业机械设备行业生产管理水平。
关键词：轴承检测；采集数据；处理方法；分析
科学技术和信息电子技术的飞跃发展使得我国工业行业在线监测和维修预测技术成为现实，在当前轴承行业生产过程中，不少大型企业已经逐步引进了在线检测和自动检测系统，然而还有部分企业限于资金和成本等其他客观因素仍旧采用传统人工检测，这对轴承行业生产效率和产品质量都有莫大的影响。为了有效降低人为客观失误，节约企业成本，提高轴承生产质量，研究开发出轴承外圈自动检测分选系统就势在必行，因此能够同时检测轴承外圈直径、圆度、圆柱度等相关数据和几何参数就成为行业发展必然。目前为了提高企业生产过程的精确掌控，计算机控制管理系统会将现场生产所有测试数据和参数转换为计算机可识别数字量来进行相应的数据处理，然后企业会根据处理结果转换为相应电压、电流来推动生产活动的进行。因此，轴承检测中采集数据的处理方法就直接关系到产品生产质量和企业生产效率，下面文章就简要探讨轴承检测数据中主要数据：直径误差、圆度误差、圆柱度误差等等计算处理方法，通过这种数据计算处理能够使得测试转化为计算机可识别数字量，从而使得企业行业能够更好的管理监督企业生产活动。
1.轴承直径误差计算处理方法
轴承外圈一般检测的主要有轴承外圈直径、圆度以及圆柱度。按照通常轴承检测数据方法，首先要控制轴承主轴旋转速度，然后检测传感器轴承表面的轴线位移速度，并确保其测点位置始终位于轴承外圈表面的旋转轨迹上，来获得相应的传感器获取点（轴承表面旋转轨迹上的离散采样点），然后将相关数据输入到相应软件系统里面进行处理。这些数据信息处理在进行软件处理前，就需要构造相应的模型来计算分析，从而得出直径的误差范围。例如，传感器到轴承主轴间距离为a，传感器到轴承表面个采样点距离为n，一般来说a的数值是固定，由于轴承外圈表面凹凸不平，因此每个采样点到传感器之间的距离并非一致，因此就需要计算出所有采样点到相应主轴的距离，然后根据相应数学平均误差计算原理和相应公式得出每个测量工件的平均直径，Z后将这个数据与标准间直径相比，就能够得出所需要的直径误差范围。
2.轴承圆度误差计算处理方法
轴承圆度误差计算处理方法可以采用Z小区域法的数学原理来进行，其过程如下：首先，确定好坐标测量中的各均匀分布测量点，然后按照Z小二乘法数学原理来计算出被测圆的Z初理想圆心，然后在测量点不均匀情况下提前进行二点求圆。如果有N个测量点P（l，2，3…n），初始圆心坐标值为（X，Y，Z），计算相应投影点到初始圆心距离为R，按照相应计算结果，找出R的Z大值和Z小值，然后根据圆度评定Z小区域要求，只有RZ大值尽可能小，RZ小值尽可能大时，圆度误差就会越小，也就是说R的Z大值和Z小值要尽可能接近才能够确保其误差范围值Z小，因此只需要圆心向RZ大值的距离点接近，向RZ小值的距离点方向移动才能够达到误差Z小的目的。然后按照不同距离变化值来移动，并根据夹角余弦和移动量等相关数据不断计算，比较分析，判断出Z大距离两点连线和Z小距离两点连线相交是否在线段之内，如果交点在线段之内，就可以计算出两线段中垂线的交点，这个交点也就是符合Z小区域原理的理想圆心。如果交点不在线段之内，就要重复之前移动程序，直到满足要求为止。Z后计算Z远点到理想圆圆心距离和Z近点到理想圆圆心距离，圆度误差就是这两个距离数值的差值。
3.轴承圆柱度误差计算处理方法
轴承圆柱度误差计算处理同样可以按照其圆度误差计算处理原理，采用Z小区域法圆柱度测量、Z小外接圆柱法、Z小二乘法等原理和流程来进行，如果将圆度误差计算处理过程看做为圆心坐标值的变动，那么圆柱度误差计算处理过程就是通过变动圆柱中心轴线的角度方位来满足不同测量计算方法。调整中心线方位也可以按照之前空间直线度调整过程来进行，按照Z大距离半径值变小和Z小半径值变大的原理和方法进行。圆柱度Z小区域计算处理过程就是综合以上两种方法原理，步骤如下：圆柱两端截面圆心连线为圆柱初始中心线轴线方位，固定下截面圆心位置，然后不断调整上截面圆心位置，使得各测量点到轴线距离Z大值到Z小，Z小距离值为Z大，方法原理同圆度计算评定一致。然后固定上截面圆心位置，不断调整下截面圆心位置，也同样确保各测量点到轴线距离间Z大值和Z小值相差Z少。然后通过以上步骤，找出两者之间Z小区域圆柱度的误差减小量，如果其数值小于给定精度（如果是大于给定精度，就要重复执行之前两个步骤，直到达到目的为止），就可以得出圆柱度误差Z终计算处理值。
4.结束语
综上所述，可以看出轴承外圈自动检测系统采集数据时必须要同时检测到其外圈直径、圆度以及圆柱度的精确数值，并且按照科学合理的误差计算方法来处理，这样才能够借助计算机相关系统软件来转换识别相应测试参数，从而使得轴承内外套圈的检测数据准确性高，效率强，同时也有利于轴承行业的生产和监管，能够使得轴承行业企业生产力和市场核心竞争力得到大幅度提高和增强，从而促使企业未来健康长久发展。
参考文献：
[1]耿向忠.轴承检测中采集数据的处理方法[J].自动化与仪器仪表，2011（4）.
[2]马华林，王北.基于加速度的轴承智能检测系统开发[J].数字技术与应用，3013（5）.
科学技术和信息电子技术的飞跃发展使得我国工业行业在线监测和维修预测技术成为现实，在当前轴承行业生产过程中，不少大型企业已经逐步引进了在线检测和自动检测系统，然而还有部分企业限于资金和成本等其他客观因素仍旧采用传统人工检测，这对轴承行业生产效率和产品质量都有莫大的影响。为了有效降低人为客观失误，节约企业成本，提高轴承生产质量，研究开发出轴承外圈自动检测分选系统就势在必行，因此能够同时检测轴承外圈直径、圆度、圆柱度等相关数据和几何参数就成为行业发展必然。目前为了提高企业生产过程的精确掌控，计算机控制管理系统会将现场生产所有测试数据和参数转换为计算机可识别数字量来进行相应的数据处理，然后企业会根据处理结果转换为相应电压、电流来推动生产活动的进行。因此，轴承检测中采集数据的处理方法就直接关系到产品生产质量和企业生产效率，下面文章就简要探讨轴承检测数据中主要数据：直径误差、圆度误差、圆柱度误差等等计算处理方法，通过这种数据计算处理能够使得测试转化为计算机可识别数字量，从而使得企业行业能够更好的管理监督企业生产活动。
1.轴承直径误差计算处理方法
轴承外圈一般检测的主要有轴承外圈直径、圆度以及圆柱度。按照通常轴承检测数据方法，首先要控制轴承主轴旋转速度，然后检测传感器轴承表面的轴线位移速度，并确保其测点位置始终位于轴承外圈表面的旋转轨迹上，来获得相应的传感器获取点（轴承表面旋转轨迹上的离散采样点），然后将相关数据输入到相应软件系统里面进行处理。这些数据信息处理在进行软件处理前，就需要构造相应的模型来计算分析，从而得出直径的误差范围。例如，传感器到轴承主轴间距离为a，传感器到轴承表面个采样点距离为n，一般来说a的数值是固定，由于轴承外圈表面凹凸不平，因此每个采样点到传感器之间的距离并非一致，因此就需要计算出所有采样点到相应主轴的距离，然后根据相应数学平均误差计算原理和相应公式得出每个测量工件的平均直径，Z后将这个数据与标准间直径相比，就能够得出所需要的直径误差范围。
2.轴承圆度误差计算处理方法
轴承圆度误差计算处理方法可以采用Z小区域法的数学原理来进行，其过程如下：首先，确定好坐标测量中的各均匀分布测量点，然后按照Z小二乘法数学原理来计算出被测圆的Z初理想圆心，然后在测量点不均匀情况下提前进行二点求圆。如果有N个测量点P（l，2，3…n），初始圆心坐标值为（X，Y，Z），计算相应投影点到初始圆心距离为R，按照相应计算结果，找出R的Z大值和Z小值，然后根据圆度评定Z小区域要求，只有RZ大值尽可能小，RZ小值尽可能大时，圆度误差就会越小，也就是说R的Z大值和Z小值要尽可能接近才能够确保其误差范围值Z小，因此只需要圆心向RZ大值的距离点接近，向RZ小值的距离点方向移动才能够达到误差Z小的目的。然后按照不同距离变化值来移动，并根据夹角余弦和移动量等相关数据不断计算，比较分析，判断出Z大距离两点连线和Z小距离两点连线相交是否在线段之内，如果交点在线段之内，就可以计算出两线段中垂线的交点，这个交点也就是符合Z小区域原理的理想圆心。如果交点不在线段之内，就要重复之前移动程序，直到满足要求为止。Z后计算Z远点到理想圆圆心距离和Z近点到理想圆圆心距离，圆度误差就是这两个距离数值的差值。
3.轴承圆柱度误差计算处理方法
轴承圆柱度误差计算处理同样可以按照其圆度误差计算处理原理，采用Z小区域法圆柱度测量、Z小外接圆柱法、Z小二乘法等原理和流程来进行，如果将圆度误差计算处理过程看做为圆心坐标值的变动，那么圆柱度误差计算处理过程就是通过变动圆柱中心轴线的角度方位来满足不同测量计算方法。调整中心线方位也可以按照之前空间直线度调整过程来进行，按照Z大距离半径值变小和Z小半径值变大的原理和方法进行。圆柱度Z小区域计算处理过程就是综合以上两种方法原理，步骤如下：圆柱两端截面圆心连线为圆柱初始中心线轴线方位，固定下截面圆心位置，然后不断调整上截面圆心位置，使得各测量点到轴线距离Z大值到Z小，Z小距离值为Z大，方法原理同圆度计算评定一致。然后固定上截面圆心位置，不断调整下截面圆心位置，也同样确保各测量点到轴线距离间Z大值和Z小值相差Z少。然后通过以上步骤，找出两者之间Z小区域圆柱度的误差减小量，如果其数值小于给定精度（如果是大于给定精度，就要重复执行之前两个步骤，直到达到目的为止），就可以得出圆柱度误差Z终计算处理值。
4.结束语
综上所述，可以看出轴承外圈自动检测系统采集数据时必须要同时检测到其外圈直径、圆度以及圆柱度的精确数值，并且按照科学合理的误差计算方法来处理，这样才能够借助计算机相关系统软件来转换识别相应测试参数，从而使得轴承内外套圈的检测数据准确性高，效率强，同时也有利于轴承行业的生产和监管，能够使得轴承行业企业生产力和市场核心竞争力得到大幅度提高和增强，从而促使企业未来健康长久发展。
参考文献：
[1]耿向忠.轴承检测中采集数据的处理方法[J].自动化与仪器仪表，2011（4）.
[2]马华林，王北.基于加速度的轴承智能检测系统开发[J].数字技术与应用，3013（5）.
来源：《中国机械》2014年第23期