通过车轮速度传感器进行车轮轴承故障早期检测和预测的方法技术

一种对机动车车轮轴承故障进行早期检测和预测的方法包括以下一个或多个步骤：通过传感器和编码器环获取车轮的轮速，传感器生成信号，车轮具有使车轮进行旋转运动的轴承；对来自传感器的信号进行预处理；对预处理信号的输出进行后处理，以生成轴承的轴承故障特征。以生成轴承的轴承故障特征。以生成轴承的轴承故障特征。

【技术实现步骤摘要】
通过车轮速度传感器进行车轮轴承故障早期检测和预测的方法


[0001]本公开涉及车轮轴承监测。更具体地，本公开涉及通过车轮速度传感器对车轮轴承故障进行早期检测和预测。

技术介绍

[0002]例如用于机动车辆车轮的轴承在使用时可能会出现故障。已知的轴承故障检测方法通常需要机动车辆的驾驶员通过辨别听觉或触觉数据来推断潜在故障。因此，在许多情况下检测轴承故障的能力取决于驾驶员的感官能力和技术水平。车辆驾驶员的疏忽或离开使得轴承故障检测愈发不全面。此外，车载监控系统通常不进行机动车轴承监测。
[0003]因此，虽然当前监测轴承故障的系统和方法实现了其预期目的，但仍需要一种新型的和改进的车辆系统和方法，用于轴承故障的早期检测。

技术实现思路

[0004]根据若干方面，一种对机动车车轮轴承故障进行早期检测和预测的方法包括以下一个或多个步骤：通过传感器和编码器环获取车轮的车轮速度，传感器生成信号，车轮具有使车轮能够进行旋转运动的轴承；对来自传感器的信号进行预处理；对预处理信号的输出进行后处理，以生成轴承的轴承故障特征。
[0005]在本公开的另一方面，对来自传感器的信号的预处理包括相域变换。
[0006]在本公开的另一方面，对来自传感器的信号的预处理包括信号滤波。
[0007]在本公开的另一方面，对来自传感器的信号的预处理包括识别足以用于轴承健康评估的信号。
[0008]在本公开的另一方面，对信号进行预处理包括短时傅立叶变换(STFT)。
[0009]在本公开的另一方面，合并来自STFT的输出和来自使能器的输出。
[0010]在本公开的另一方面，后处理生成归一化轮速频谱。
[0011]在本公开的另一方面，归一化轮速频谱在与轴承几何形状相关的临界频率处识别轴承故障特征，包括外圈滚珠通过频率(ball pass frequency outer)、内圈滚珠通过频率和滚珠滚动频率中的至少一个。
[0012]在本公开的另一方面，后处理包括频谱过滤、频谱归一化、轴承临界频率谐波分析和回归分析中的至少一个。
[0013]根据若干方面，一种对旋转部件的轴承故障进行早期检测和预测的方法包括以下一个或多个步骤：通过传感器和编码器环获取旋转部件的转速，传感器生成信号，旋转部件具有使车轮能够进行旋转运动的轴承；对来自传感器的信号进行预处理，对来自传感器的信号的预处理包括相域变换和短时傅里叶变换(STFT)；对预处理信号的输出进行后处理，以生成轴承的轴承故障特征，后处理生成归一化转速频谱，归一化转速频谱识别临界频率下的轴承故障特征。
[0014]在本公开的另一方面，对来自传感器的信号的预处理包括信号滤波。
[0015]在本公开的另一方面，对来自传感器的信号的预处理包括识别足以用于轴承健康评估的信号。
[0016]在本公开的另一方面，合并来自STFT的输出和来自使能器的输出。
[0017]在本公开的另一方面，归一化轮速频谱与轴承的几何形状有关。
[0018]在本公开的另一方面，后处理包括频谱过滤、频谱归一化、轴承临界频率谐波分析和回归分析中的至少一项。
[0019]根据若干方面，一种机动车辆车轮轴承故障早期检测和预测系统包括设置在车轮上的轴承，轴承使车轮能够进行旋转运动，设置在车轮上的编码器环，设置在车轮附近的传感器，传感器与编码器环一起用于检测车轮的轮速，以及与传感器通信的控制器。控制器包括对来自传感器的信号进行预处理的指令，对来自传感器的信号的预处理包括相域变换和短时傅里叶变换(STFT)，以及对预处理后的信号进行后处理以生成轴承故障特征的指令，后处理生成归一化轮速频谱，归一化轮速频谱识别临界频率下的轴承故障特征。
[0020]在本公开的另一方面，合并(combine)来自STFT的输出和来自使能器的输出。
[0021]在本公开的另一方面，归一化轮速频谱与轴承的几何形状有关。
[0022]在本公开的另一方面，后处理包括频谱过滤、频谱归一化、轴承临界频率谐波分析和回归分析中的至少一项。
[0023]从本文上述提供的描述中，其他适用领域将变得明显。应当理解，描述和具体示例仅用于说明目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
[0024]文中描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何形式限制本公开的范围。
[0025]图1是根据示例性实施例的用于机动车辆车轮轴承故障早期检测和预测的系统；
[0026]图2是根据示例性实施例的图1所示系统的放大图；
[0027]图3A是根据示例性实施例的具有图2所示系统的车轮速度测量曲线图；
[0028]图3B是根据示例性实施例的由图2所示系统生成的频率峰值曲线图；
[0029]图3C是根据示例性实施例的由图2所示系统生成的故障特征图；
[0030]图4是图2所示系统生成的数据从时域到相域的变换示意图；
[0031]图5是图2所示系统的短时傅立叶变换过程框图。
具体实施方式
[0032]以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。
[0033]参照图1，图1是机动车辆轮毂组件的轴承13内的用于检测轴承故障的系统10的概览图，其在各种实施方式中包括轴承13、刹车片12、编码器环14和传感器16。轴承13使位于例如机动车辆四角的轮毂组件实现无摩擦或接近无摩擦的旋转运动。例如，编码器环14安装在轴承13的内圈，以便编码器环14与刹车片12一起旋转。编码器环14在其圆周侧具有一组等距间隔的齿，并且传感器16位于刹车片12的附近。传感器16监测轮毂圆周上的固定点，并在编码器环14的新齿经过传感器16时进行检测。在一些设置中，编码器环14的齿由磁性材料制成，并且传感器16检测磁性强度信号中的上升沿和下降沿。根据传感器16记录的两
个内部信号即脉冲计数器和时间戳来计算车轮速度。传感器16具有微秒级精度的内时钟。每当传感器16检测到编码器环14的新齿时，脉冲计数器信号就加一并且内时钟上的当前时间被保存为时间戳。这些信号一起用于通过简单的离散导数来计算车轮速度。
[0034]系统10还包括从传感器16接收车轮速度信号的相域变换部件18。使能器20从相域变换组件18接收信息并将信息传输到短时傅立叶变换(STFT)组件22。组件24根据傅立叶变换组件22的数据对峰值进行归一化。组件24还基于轴承临界频率的归一化峰值提供由轴承13的几何形状导致的故障特征，例如外圈滚珠通过频率(BPFO)、内圈滚珠通过频率和滚珠滚动频率。
[0035]现参照图2，图2示出了上述系统10的更详细视图系统100。系统100从控制器110接收指令。“控制器”一词和相关术语(例如电子控制单元)是专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器)和相关非暂时性存储器组件的一种或多种组合，其形式为存储器和存储设备(只读存储器、可编程只读存储器、随机访问存储器和硬盘驱动器等)。非暂时性存储器组件能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机动车车轮轴承故障的早期检测和预测的方法，所述方法包括：通过传感器和编码器环获取车轮的轮速，所述传感器生成信号，所述车轮包括使车轮能够进行旋转运动的轴承；对来自所述传感器的信号进行预处理；并且对所述预处理信号的输出进行后处理，以生成所述轴承的轴承故障特征。2.如权利要求1所述的方法，其中对来自所述传感器的信号的预处理包括相域变换。3.如权利要求1所述的方法，其中对来自所述传感器的信号的预处理包括信号滤波。4.如权利要求1所述的方法，其中对来自所述传感器的信号的预处理包括识别足以用于轴承健康评估的信号。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：