[发明专利]用于监测车载机器轴承的方法和设备

说明书

描述一种设置在可旋转构件上的机器轴承，诸如可存在于车辆上的机器轴承。一种用于监测机器轴承的健康状态的方法包括经由麦克风监测声学信号，并且同时确定与机器轴承相关联的可旋转构件的旋转速度。声谱与旋转构件的旋转速度相关联，并且执行时频分析以确定声谱。声谱被转换为残余频谱。从残余频谱中提取与第一频带相关联的第一特征以及与第二频带相关联的第二特征。基于第一特征和第二特征检测与机器轴承相关联的健康状态，并将所述健康状态传送到第二控制器。

引言

车载轴承在使用中可能经历故障。轴承故障的发生可能是渐进的。用于检测轴承故障的已知方法通常涉及识别听觉或触觉数据的操作者，他们可从这些数据中推断初始故障。因此，检测轴承故障的能力可取决于操作者的感觉能力和技能水平。在自动驾驶车辆的情况下，由于缺少车辆操作者，可以使轴承故障检测的不完整性加剧。轴承的监测不是已知的车载监测系统的要素。

发明内容

描述一种设置在可旋转构件上的机器轴承，诸如可存在于车辆上的机器轴承。一种用于监测机器轴承的健康状态的方法包括经由麦克风监测声学信号，并且同时确定与机器轴承相关联的可旋转构件的旋转速度。声谱与旋转构件的旋转速度相关联，并且执行时频分析以确定声谱。声谱被转换为残余频谱。从残余频谱中提取与第一频带相关联的第一特征以及与第二频带相关联的第二特征。基于第一特征和第二特征检测与机器轴承相关联的健康状态，并将所述健康状态传送到第二控制器。

本发明的一个方面包括当旋转速度处于稳态条件时捕获声学信号，并且经由控制器对当旋转速度处于稳态条件时捕获的声学信号执行时频分析，以确定声谱。

本发明的另一方面包括当旋转速度处于稳态条件时在预设的时间窗口内捕获声学信号。

本发明的另一方面包括第一频带是可旋转构件的旋转速度的谐波频率。

本发明的另一方面包括第二频带是可旋转构件的旋转速度的谐波频率。

本发明的另一方面包括通过确定声谱的移动平均值并从声谱中减去移动平均值以确定残余频谱来将声谱转换为残余频谱。

本发明的另一方面包括当旋转速度在第一速度范围内时，经由车载麦克风监测声学信号并同时确定与机器轴承相关联的可旋转构件的旋转速度，当旋转速度在第一速度范围内时，从与声学信号相关联的残余频谱中提取第一特征和第二特征，当旋转速度在第一速度范围内时，经由车载麦克风监测声学信号并同时确定与机器轴承相关联的可旋转构件的旋转速度，当旋转速度在第二速度范围内时，从与声学信号相关联的残余频谱中提取第三特征和第四特征，基于第一特征、第二特征、第三特征和第四特征检测与机器轴承相关联的故障。

本发明的另一方面包括通过基于第一特征和第二特征检测与机器轴承相关联的故障或退化来基于第一特征和第二特征确定与机器轴承相关联的健康状态，以及经由控制器将与机器轴承相关联的故障或退化传送到第二控制器。

本发明的另一方面包括通过经由多个车载麦克风监测靠近机器轴承的多个声学信号并且同时确定与机器轴承相关联的可旋转构件的旋转速度来监测设置在车辆的可旋转构件上的机器轴承。这包括：对于由多个麦克风监测的声学信号中的每一个，经由控制器对声学信号中的每一个执行时频分析以确定对应的声谱，以及将声谱中的每一个转换为对应的残余频谱。对于每个残余频谱，提取与第一频带相关联的第一特征，并且提取与第二频带相关联的第二特征。基于从频率/振幅分析中提取的第一特征和从频率/振幅分析中提取的第二特征检测与机器轴承相关联的故障，并且将结果传送到第二控制器。

从以下结合附图对实施所附权利要求所定义的本教导的一些最佳方式和其他实施例进行的详细描述中，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点显而易见。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述一个或多个实施例，其中：

图1示意性地示出根据本发明的设置在车辆上的机器轴承监测系统；