[发明专利]一种基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法

权利要求书

1.一种基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，所述智能识别方法包括以下步骤：

S1，将带有三轴加速度计和三轴陀螺仪的轧辊标签安装在相应的轧辊端面上，其中，三轴加速度计和三轴陀螺仪的Z轴平行于轧辊的轴心线，X轴和Y轴分别垂直于轧辊端面的四平分线；

S2，按照预设采样频率分别采集三轴加速度计和三轴陀螺仪的测量数据；

S3，按照第一预设统计周期提取Z轴陀螺仪数据和Y轴加速度数据识别轧辊是否处于转圈状态，并针对处于转圈状态的轧辊，结合当前统计周期内的Z轴陀螺仪数据计算当前统计周期对应的初始转速和初始圈数；

S4，判断计算得到的初始转速是否大于预设转速阈值，如果大于，根据第二预设统计周期采用Y轴加速度数据重新计算实际转速和实际圈数，否则，将步骤S3中计算得到的初始转速和初始圈数作为当前统计周期内的实际转速和实际圈数；转入步骤S3，持续计算轧辊在每个统计周期的实际转速和实际圈数，直至轧辊解除转圈状态；第二预设统计周期为第一预设统计周期的整数倍；

步骤S4中，根据第二预设统计周期采用Y轴加速度数据重新计算实际转速和实际圈数的过程包括以下步骤：

将提取的Y轴加速度数据加入到数据缓冲区；

根据第二预设统计周期对数据缓冲区中的当前统计周期的加速度数据进行滑动平均滤波处理，生成相应的加速度数据曲线；

采用二次差分方式计算得到加速度数据曲线对应的所有波峰点和波谷点，并标记所有波峰点和波谷点的位置；

根据公式acc_y＝Acc_S×cosθ+G×sinα计算得到Y轴加速度的最大值与最小值之间的差值，根据差值过滤掉伪波峰点和伪波谷点；

统计第一个波谷至最后一个波谷之间的总点数N，算出相邻波谷之间的平均点数n，根据下述公式计算得到当前统计周期内轧辊转动的圈数num：

num＝N/n；

根据下述公式计算当前统计周期轧辊的平均转速gyro：

gyro＝num*360/2。

2.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，步骤S3中，当Z轴陀螺仪测量得到的轧辊的角速度维持方向不变且恒大于预设角速度阈值时，将该轧辊定义成转圈状态。

3.据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，所述预设角速度阈值为40dps。

4.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，步骤S2中，配置相应的传感器以200Hz采样频率同时采集三轴加速度计和三轴陀螺仪的测量数据，将采集结果写入传感器自带的FIFO存储器中。

5.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，所述第一预设统计周期为1s。

6.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，所述第二预设统计周期为2s。

7.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，步骤S3中，对提取Z轴陀螺仪数据和Y轴加速度数据采用一阶低通滤波以滤除周期性噪声干扰：

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

式中，α为滤波系数；X(n)为本次采样值；Y(n-1)为上次滤波输出值；Y(n)为本次滤波输出值。

8.根据权利要求1所述的基于六轴传感器的轧辊转速智能识别方法，其特征在于，所述识别方法还包括：

定期使轧辊从静止状态开始转动并逐渐增大转速，同时采用陀螺仪和加速度计两种方式来统计转速和圈数，得到两组转速和圈数的统计数据；根据两组统计数据绘制对应的统计曲线：根据陀螺仪数据计算得到的转速统计曲线A1、圈数统计曲线A2；根据加速度计数据计算得到的转速统计曲线B1和圈数统计曲线B2；

将转速统计曲线A1和转速统计曲线B1进行对比，获取两根统计曲线重合部分对应的转速范围x；将圈数统计曲线A2和圈数统计曲线B2进行对比，获取两根统计曲线重合部分对应的转速范围y；

判断转速范围x和转速范围y是否存在重合区域，如果存在，将该重合区域作为预选转速阈值的选择区域；否则，根据实际需求选择转速范围x或转速范围y作为预选转速阈值的选择区域。