[发明专利]一种多模态信息融合轴承润滑状态监测装置及方法

权利要求书

1.一种多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，包括下位机和上位机，下位机设置在轴承体的固定部位，下位机包括信号采集模块、通信模块以及核心处理器模块，信号采集模块用于采集轴承转动过程中的超声、声音、振动以及温度，信号采集模块连接核心处理器模块的输入端，核心处理器模块与通信模块通过I/O接口连接，下位机与上位机通过通信模块通信连接；下位机将监测得到的超声、声音、振动以及温度数据通过通信模块发送到上位机，或在下位机上进行本地备份保存，上位机接收下位机数据，进行数据存储、数据分析、数据显示和诊断。

2.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，采用多个下位机对应连接一个上位机或单一下位机对应连接多个上位机，下位机的核心处理器模块包括最小系统模块、实时时钟模块、备份存储模块、调试模块和信号调理模块；最小系统模块中的电源模块、复位模块、时钟模块、程序下载模块和启动设置模块均与微处理器信号连接；实时时钟模块连接最小系统模块中的微处理器，用于在采集信号时读取时间信息；备份存储模块连接最小系统模块中的微处理器，对所有的监测数据进行本地存储；调试模块连接最小系统模块中的微处理器，用于下位机程序调试；信号调理模块输入端连接所述信号采集模块的输出端，信号调理模块输出端与最小系统模块中的微处理器相连；信号调理模块输入为信号采集模块输出的模拟电压信号，将模拟电压信号转化为数字信号输出。

3.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，信号采集模块采用集成设计的传感器或基于多传感器组合的传感器模块。

4.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，所述信号采集模块包括超声麦克风、普通麦克风、振动加速度传感器、温度传感器、转速传感器中多个传感器组合，其中超声麦克风用于采集轴承运行时摩擦副表面间微凸体发生接触时发生的弹性变形和塑性变形所引发的超声信号；普通麦克风用于采集轴承运行时由于振动发出的声音信号；振动加速度传感器用于采集轴承运行时的振动信号；温度传感器用于采集轴承运行时轴承内圈、外圈、滚动体、保持架、密封结构之一或任意组合部件的温度；转速传感器用于获得轴承的转速信息，以辅助实现变转速工况下的监测。

5.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，超声麦克风在轴承一周对称布置一组，普通麦克风轴承一周对称布置一组，振动加速度传感器轴承一周对称布置一组，转速传感器轴承一周对称布置一组。

6.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，所述通信模块采用无线通信模块和/或有线传输模块，无线通信模块采用2G/3G/4G/5G、蓝牙、Zigbee或Wi-Fi无线通信模块，有线传输模块采用USB或RJ45；通信模块均配置有ID信息，在发送监测数据的数据帧中加入芯片ID信息，用于上位机确认信息来源。

7.根据权利要求1所述的多模态信息融合轴承润滑状态监测装置，其特征在于，机械外挂结构包括机械外挂结构壳体(2)和下位机固定挡圈(3)，机械外挂结构壳体(2)为环状，机械外挂结构壳体(2)环的断面形状为“倒L型”，外端面处设置有下位机固定挡圈(3)，机械外挂结构与待测轴承固定部分固连；机械外挂结构壳体(2)内侧设置有台阶，所述下位机安装于台阶面上，并通过下位机固定挡圈(3)实现下位机与机械外挂结构壳体(2)的固定。