[發(fā)明專利]軸承健康狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211066130.6
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115144182B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬飛;陶夢秋;袁沛;金杰峰
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州景業(yè)智能科技股份有限公司
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 杭州華進聯(lián)浙知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33250
• 代理人: 黃文勇

本申請涉及一種軸承健康狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。所述方法包括：獲取軸承的振動波形數(shù)據(jù)，并提取振動波形數(shù)據(jù)的幅值特征；通過預(yù)先建立的變換矩陣對幅值特征進行特征重構(gòu)，其中，根據(jù)健康狀態(tài)的軸承特征集構(gòu)造核矩陣并計算核矩陣的特征值和特征向量，基于所述特征值和所述特征向量生成所述變換矩陣；根據(jù)特征重構(gòu)前后幅值特征的距離偏差和方向偏差確定軸承的健康狀態(tài)。采用本方法能夠克服標記樣本數(shù)據(jù)依賴、監(jiān)測更為準確，并且提取特征統(tǒng)一、可解釋性強。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及軸承監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種軸承健康狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

軸承作為工業(yè)場景中旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備主要部件之一，軸承的健康狀態(tài)直接影響設(shè)備的運行狀況。軸承損壞往往造成設(shè)備功能失效故障停機，給工廠帶來財產(chǎn)損失。軸承狀態(tài)監(jiān)測無法通過直接測量或者直觀估計獲取。

傳統(tǒng)技術(shù)中，一般基于軸承的振動信號采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)督學習，實現(xiàn)軸承健康監(jiān)測，其中，模型訓練樣本需要人工標記軸承正常與故障狀態(tài)，且模型訓練與測試使用軸承非同一個，即使相同工況同一批次的同一型號軸承 ，其軸承振動數(shù)據(jù)分布仍然存在差異，故而針對預(yù)測與訓練集不同分布的測試樣本時，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型難以取得理想的泛化效果。此外，當前軸承健康狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷模型耦合性較弱，健康狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷過程提取特征不統(tǒng)一，模型提取的特征缺乏可解釋性，增加現(xiàn)場維修人員認知門檻。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種能夠克服標記樣本數(shù)據(jù)依賴、監(jiān)測更為準確、提取特征統(tǒng)一、可解釋性強的軸承健康狀態(tài)監(jiān)測方法、裝置、計算機設(shè)備及存儲介質(zhì)。

第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N軸承健康狀態(tài)監(jiān)測方法，方法包括：

獲取軸承的振動波形數(shù)據(jù)，并提取振動波形數(shù)據(jù)的幅值特征；

通過預(yù)先建立的變換矩陣對幅值特征進行特征重構(gòu)，其中，根據(jù)健康狀態(tài)的軸承特征集構(gòu)造核矩陣并計算核矩陣的特征值和特征向量，基于所述特征值和所述特征向量生成所述變換矩陣；

根據(jù)特征重構(gòu)前后幅值特征的距離偏差和方向偏差確定軸承的健康狀態(tài)。

在其中一個實施例中，獲取軸承的振動波形數(shù)據(jù)，并提取振動波形數(shù)據(jù)的幅值特征包括：

采集軸承的振動波形數(shù)據(jù)，并根據(jù)軸承頻率與軸轉(zhuǎn)速的線性關(guān)系，對振動波形數(shù)據(jù)進行軸轉(zhuǎn)速校準；

根據(jù)軸承的故障特征頻率提取振動波形數(shù)據(jù)中對應(yīng)的幅值特征，其中，根據(jù)軸承部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)得到軸承的故障特征頻率。

在其中一個實施例中，故障特征頻率至少包括軸承內(nèi)圈故障頻率及其倍數(shù)、外圈故障頻率及其倍數(shù)、滾動體故障頻率及其倍數(shù)、保持架故障頻率及其倍數(shù)。

在其中一個實施例中，根據(jù)軸承的故障特征頻率提取振動波形數(shù)據(jù)中對應(yīng)的幅值特征包括：

根據(jù)與故障特征頻率相鄰的最近譜線對應(yīng)的幅值得到軸承故障特征頻率對應(yīng)的幅值特征。

在其中一個實施例中，通過預(yù)先建立的變換矩陣對幅值特征進行特征重構(gòu)包括：

對幅值特征進行標準化處理；

通過KPCA的變換矩陣對幅值特征進行特征重構(gòu)。

在其中一個實施例中，根據(jù)特征重構(gòu)前后幅值特征的距離偏差和方向偏差確定軸承的健康狀態(tài)包括：

對特征重構(gòu)前后的幅值特征進行相似度評估，獲取特征重構(gòu)前后的特征余弦距離；

對特征余弦距離進行值域平移與尺度變換，并根據(jù)特征余弦距離及幅值特征的重構(gòu)偏差絕對距離計算軸承健康狀態(tài)因子；

將軸承健康狀態(tài)因子與預(yù)設(shè)閾值比較，確定軸承的健康狀態(tài)。