轴承检测中采集数据的处理方法

    0 引 言

    我国目前轴承行业生产中的在线检测和自动检测还很落后，许多生产企业仍然人工检测，为了使企业提高生产效率，减轻工人的劳动强度，减少人为失误，提高产品质量，节约原材料，以求开发一套轴承外圈自动检测与分选系统[ 1 - 2 ]。针对我国目前轴承行业的发展现状和要求，研制出检测效率高、精度高、功能强大的自动检测系统，该系统能够同时检测到轴承外圈直径、圆度和圆柱度等几何参数，最终实现轴承内外套圈的自动、高效高精度检测和分级。

    在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，必须把现场的各种测试参数转换为计算机可识别的数字量输入计算机进行数据处理[3]。处理结果又必须转换为电压或电流，以推动执行机构工作。计算机和生产过程之间还必须设置信息传递和变换的装置，为过程输入输出通道[4]。在轴承外圈的检测中，为了开通这一通道，必须研究轴承外圈的直径误差、圆度误差、圆柱度等的计算方法。这些计算方法可使现场的各种测试参数转换为计算机可识别的数字量输入计算机进行数据处理。

    1 直径误差的计算

    轴承外圈待测几何参数为直径，圆度和圆柱度[ 5 ]。根据所使用的检测方法，通过控制轴承的主轴旋转速度和传感器在轴承表面的轴线位移速度( 如图1) ，使测点始终处于轴承外圈表面的螺旋轨迹上，即传感器所获取的点在轴承表面为螺旋轨迹上的离散采样点，根据这些采样点在计算机中进行软件处理。

    在进行软件处理之前，首先应对数据进行分析，构造模型[6]。图1 设传感器到轴承主轴的距离为b，传感器到轴承的实际轮廓表面上的第i个采样点Ai距离(采样值)为ai，由于b 是固定值，而轴承外圈实际表面是凹凸不平的，所以每个采样点到传感器的距离是不一定相等的，则在传感器获取N个采样点的值之后，由图1 可知，第i 个采样点到主轴的距离( 半径) 为：

Ri= b - ai， i=1,2,3…N (1)

    Ri即为所要求要处理的一组数据。通过对每个被测轴承的每组数据进行处理可得出结果。在测量工件( 即采样N次)之后，通过(1)式得出每个i采样点的Li，再进行代数和 ，算出被测工件的平均直径为：

    通过它和标准件的直径比较，既可得出此直径的误差范围。

    2 圆度误差的计算

    我们拟定采用最小区域法[ 7 ]。其评定过程如下：

   （1 ）在坐标测量中，在测量点均匀分布的情况下，可采用最小二乘法求被测圆的初始理想圆心位置，在测量点非均匀的情况下，可取前三点求圆。