[发明专利]一种滚动轴承性能测试台和异常测试样本的识别与修正方法

说明书

本发明提供了一种滚动轴承性能测试台和异常测试样本的识别与修正方法，测试台主要由空间环境子平台、轴承性能测试台架子平台、轴承性能数据采集子平台组成，能实现对轴承任意时刻的性能数据进行实时测试采集并存储。异常样本的识别与修正方法，针对滚动轴承全寿命周期全部采样点的性能数据进行检验，根据各个样本点间性能数据计算其相对于其它邻近样本的变化率和偏移率，与预先设定的阈值进行比较，如果变化率或者偏移率大于预先设定的阈值，则判定该轴承对应的此个样本数据异常，需要采用后续手段对其进行修正。由此即完成了对轴承性能测试中异常监测样本的识别与修正，可用于对轴承的性能进行安全测评和预测。

技术领域

本发明涉及滚动轴承性能测试，安全测评及运维保障领域，特别涉及一种滚动轴承性能测试台和针对滚动轴承测试试验中异常测试样本的识别与修正方法。

背景技术

滚动轴承是机械设备中使用最为广泛的关键零部件，而受各种因素的影响又是整个机械系统中可靠性较差的零部件，因此其运行的性能直接关乎到整个旋转机械设备的安全运行状态，如果能够搭建一套滚动轴承性能测试台对其性能进行测试，对于其运行数据进行分析识别，检测出其中的异常数据样本并进行修正，即可提高用于后续安全测评和服役性能预测数据集的数据质量，减少异常数据对于结果产生的误差影响。其研究内容主要涉及机械动力学、材料学、电气控制、信号处理技术、数据挖掘、计算机技术等，其主要方法是通过搭建的滚动轴承性能测试试验台采集数据，分析其中存在的异常数据样本，并利用权值修正法对其进行修正。

传统在滚动轴承的异常数据样本修正过程中，有异常数据识别与异常数据修正两个必要环节。在异常数据识别环节，技术人员是利用数据挖掘方法获取数据样本点的变化情况，通过逻辑算法判定其是否为异常样本数据点；在异常数据修正环节，技术人员是利用插值拟合等方法将变化异常的数据修改到正常波动范围内的数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种滚动轴承性能测试台和异常测试样本的识别与修正方法，本发明基于设计的滚动轴承性能测试台，对于采集到的样本数据进行监测，结合两个逻辑算法识别其中的畸变数据和缺失数据等异常信息，并采用数据权值修正法对于异常数据进行修正，形成了由“性能测试实验→异常样本识别→异常数据修正”构建的一体化滚动轴承异常样本的识别与修正方法，同时又维持了样本数据的一致性等要求。这样的测试台不仅可以完成滚动轴承的性能测试实验，而且还可以对采集到的滚动轴承性能数据样本进行异常数据识别与修正。在搭建的滚动轴承测试台中，采用温湿度控制器模拟轴承在运行过程中各类环境，采用PLC控制器结合温湿度等输入信号控制电机、磁粉制动器等输出机构，使用振动加速度传感器采集振动信号并借助双积分信号调理器和NI9234采集卡进行数据的调理和传输；在异常监测样本的识别环节，通过样本的变化率和偏移率等指标信息识别并检验出缺失异常数据和畸变异常数据。采用变化率的波动指标识别出畸变的异常数据，同时联合同一试验台架上多个轴承通过偏移率指标判定出是否存在缺失的数据，弥补了传统滚动轴承在进行性能评估之前并未对数据质量进行识别检测的缺陷；在异常数据样本的修正环节，采用数据权值修正法修正识别为异常的数据样本。不仅能够针对单个轴承的异常数据进行修正，而且还可以对同一试验台架上多个轴承样本数据进行联合修正。这样既能够提升整体数据样本的质量，又避免了异常数据对于后续处理所带来的误差。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种滚动轴承性能测试台，它包括空间环境罩、温湿度控制器、轴承安装台架X轴、轴承安装台架Y轴、X轴磁粉加载机构、Y轴磁粉加载机构、X轴驱动电机、Y轴驱动电机、振动加速度传感器、双积分信号调理器、数据采集卡NI9234、计算机和PLC控制器；

所述X轴驱动电机信号控制端连接PLC控制器X轴驱动电机信号发送端，Y轴驱动电机信号控制端连接PLC控制器Y轴驱动电机信号发送端；X轴磁粉加载机构信号控制端连接PLC控制器X轴磁粉加载机构信号发送端，Y轴磁粉加载机构信号控制端连接PLC控制器Y轴磁粉加载机构信号发送端；