[发明专利]一种汽车变速器智能化在线质量检测方法

权利要求书

1.一种汽车变速器智能化在线质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将汽车变速器安装在测试试验台上，将编码器安装在试验台的输入轴上，将振动传感器水平安装在汽车变速器上；当试验台带动汽车变速器旋转时，开始采集转速信号；

(2)设编码器每转发出w个脉冲，即输入轴每转过360/w度角，

编码器就发出一个脉冲，计数器的值就增加1；每隔Δt的时间读取一次计数器上的脉冲数，则假设在时刻t_i读取计数器上的脉冲数为m_i，t_i+1时刻读取计数器上的脉冲数为m_i+1，则当前的转速值

(3)假设系统测试转速范围为n₀～n_t，n₀为转速下限，为最高转速的30％，n_t为转速的上限，为最高转速的80％；当转速n₀≤n_i≤n_t时，将计数器清零，开始采集振动信号，同时重新采集转速脉冲信号；设时域平均法中的平均次数为k，每次分析电压信号点数为x₀，分析转数为r；则当脉冲数达到n_总＝w·k·r时，将采集的振动信号与转速脉冲存储于文件中，文件名为当前时间，然后继续进行同步采集振动信号与转速脉冲信号.设电压信号的采集频率为f₁，脉冲信号的读取频率为f₂；

(4)信号处理与信号采集同时进行，信号采集模块不停的检测是否存在新的数据文件存在，若存在则将相同文件名的振动电压信号S(t_i){S(t₁)，S(t₂)，S(t₃)，……S(t_N1)}与转速脉冲信号M(p){M(1)，M(2)，M(3)，……M(N2)}提取出来进行处理，其中S(t_i)为每一个时刻对应的电压值，M(p)为每一时刻对应的脉冲个数，i为电压值序列号，p脉冲数序列号，N1为振动电压信号文件中电压值的个数，N2为脉冲信号文件中脉冲读取的次数；

(5)由于输入轴每转过1度角计数器的值就加1，所以脉冲个数M(p)也是轴转过的角度；将M(p)与对应的时间序列t_p生成曲线；对信号分析时，采用r转为数据源，即分析转数，每次分析电压个数为x₀，则每转取的电压个数为由于需要等角度间隔取数据，所以每转过角度时取一个数据点；通过插值得到每一个数据点所对应的时刻t(g)，即等角度时间序列t(g)；

(6)将电压信号S(t_i)与对应的时间t_i生成曲线，利用等角度的时间序列t(g)将振动信号进行拉格朗日插值得到每个等角度时刻t(g)对应的电压值R(θ)，其中θ为等间隔转过的角度；

(7)对等角度的振动电压信号R(θ)进行时域平均处理，加强周期信号，r为分析转数，k为平均次数；则通过插值得到的振动信号R(θ)为r·k转的电压信号，电压信号个数为x₀·k；时域平均法即以分析点数x₀个电压信号为周期截取R(θ)信号，共截取k段，然后将各段对应点相加再进行平均得到输出信号，即：Q(h)=R(h)+R(x0+h)+R(2x0+h)+...+R((k-1)x0+h)k,]]>其中Q(h)为时域平均法后输出的电压值，h为输出的电压值序列号，h＝1，2，3…x₀；

(8)通过等角度振动信号Q(h)求取两个时域特征值：均方根幅值、峰值如下所示：

均方根幅值(X₁)：i＝1，2，3…x₀，x₀为分析点数；

峰值(X₂)：Peak＝max|Q(h)|i＝1，2，3…x₀

(9)将时域平均处理后的等角度振动信号Q(h)进行倒频谱分析得到谱图C(q_a)，横坐标阶次频率纵坐标为电压幅值C(q_a)，其中a＝1，2，3…x₀；r为分析转数；

(10)由于变速器类型不同，内部的齿轮轴承参数就不同，进而计算出的特征阶次也不同；所以在数据库中变速器的型号对应特定的特征阶次，根据变速器型号查询数据库得出变速器轴、齿轮、轴承的特定阶次向量：X＝[X_i1，X_i2，..X_in，X_j1，X_j2，..X_jm，X_iL1，X_iL2，X_iL3，X_iL4，X_iR1，X_iR2，X_iR3，X_iR4]，其中下标i为第i根轴特征阶次，共有n根轴；下标j为第j对啮合齿轮特征阶次，共有m对啮合齿轮；下标L1-L4分别为左或前轴承的外圈，内圈，滚动体自转，保持架特征阶次；下标R1-R4分别为右或后轴承的外圈，内圈，滚动体自转，保持架特征阶次；

(11)支持向量机模型中选择算法复杂度较小的多项式核函数：K＝(X·y+1)¹²，其中X为特征值向量X＝[X_i1，X_i2，..X_in，X_j1，X_j2，..X_jm，X_iL1，X_iL2，X_iL3，X_iL4，X_iR1，X_iR2，X_iR3，X_iR4]，y为输出向量y＝[1 2 3…N]，N为变速器缺陷类型数目；根据训练样本确定支持向量机模型中缺陷类型，并将时域特征值与频域特征值合并作为支持向量机测试样本X＝[X_i1，X_i2，..X_in，X_j1，X_j2，..X_jm，X_iL1，X_iL2，X_iL3，X_iL4，X_iR1，X_iR2，X_iR3，X_iR4]输入到支持向量机模型中进行检测，判断当前变速器是否存在缺陷及缺陷类型位置；

(12)若步骤(11)的判断结果为存在缺陷，则输出变速器的缺陷类型及位置；若步骤(11)判断没有缺陷，则利用极值曲线方法进行二次判断，将步骤(9)中得到的谱线与数据库中的极值曲线相比较，判断是否超出极值曲线，若没有超出，则判断不存在缺陷；若存在超出部分，则查询数据库得到超出部分所对应的缺陷类型及位置，并且将该缺陷类型及位置增加到上述支持向量机模型中；

(13)系统运行过程中，信号采集与信号处理处在两个线程中同时进行，只要变速器转速在测试范围内，信号采集就不断的进行，每个周期结束后，都将信号以时间为文件名存储与硬盘中；而信号处理模块则不停的检测硬盘中是否存未处理的信号，若存在则重复步骤(4)至步骤(12)。