一种轴承监测方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及轴承监测技术领域，尤其涉及一种轴承监测方法、装置及系统。


背景技术：

2.与普通轴承相比，主轴轴承在工作时具有转速高、载荷大、保持架冲击严重、摩擦生热量多以及工作环境温度高等特点，难以对主轴轴承进行良好的润滑而导致短时间内主轴轴承出现大范围工况变化、打滑等故障，当主轴轴承产生疲劳、磨损等故障时，会产生异常的振动。
3.目前，振动监测方法通过在轴承座或箱体的适当位置安装振动传感器，振动传感器采集信号并进行分析来确定轴承的故障。由于振动传感器安装位置受限于发动机结构，通常只在航空发动机的机匣处安装一个振动传感器，且航空发动机系统中振动传感器发出的振动信号存在振动传递路径长以及信号衰减严重等问题，同时，常规图像识别手段对轴承图像的识别具有一定局限性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种轴承监测方法、装置及系统，以解决振动信号的振动传递路径长以及信号衰减严重等问题。
5.第一方面，本发明提供了一种轴承监测方法，包括：
6.在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，所述感应组件设在轴承内；
7.利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果；
8.若边缘检测结果满足特征突变条件，确定轴承存在缺陷。
9.与现有技术相比，本发明提供的轴承监测方法中，当轴承处在运行状态时，设在轴承内的感应组件可以采集轴承图像，在此基础上，利用图像边缘特征对轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果，基于此，将轴承图像的边缘检测结果和轴承图像的特征突变条件进行对比，如果轴承图像的边缘检测结果满足轴承图像的特征突变条件，则轴承存在缺陷，如果轴承图像的边缘检测结果不满足轴承图像的特征突变条件，则轴承不存在缺陷，以此来确定轴承缺陷，从而提高识别轴承图像的缺陷的效果。
10.同时，轴承包括轴承外圈、轴承内圈、滚珠以及固定滚珠的保持架，保持架位于轴承外圈与轴承内圈之间，各个感应组件设在保持架上，因此，感应组件设在轴承内，感应组件不仅可以采集轴承图像还可以采集轴承的振动信号，并且感应组件将所采集的轴承图像和轴承的振动信号可以无线传递至轴承监测装置。可见，本发明示例性实施例通过将感应组件设在轴承内，不仅可以提高识别轴承图像的缺陷，还可以缩短轴承振动信号的传输路径，减少信号衰弱，从而有效解决轴承振动信号的振动传递路径长、频率成分复杂以及信号衰减严重等问题。
11.第二方面，本发明提供了一种轴承监测装置，包括：
12.获取模块，用于在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，感应组件设在轴承内；
13.检测模块，用于利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果；
14.确定模块，用于若边缘检测结果满足特征突变条件，确定轴承存在缺陷。
15.与现有技术相比，本发明提供的轴承监测装置的有益效果与本发明所述轴承监测方法的有益效果相同，此处不做赘述。
16.第三方面，本发明提供了一种轴承监测系统，包括：
17.轴承监测装置、轴承以及至少一个感应组件，每个感应组件与轴承监测装置无线通信连接，轴承包括轴承外圈、轴承内圈、滚珠以及固定滚珠的保持架，滚珠具有永磁体，保持架具有线圈，保持架位于轴承外圈与所轴承内圈之间，各个感应组件设在保持架上。
18.与现有技术相比，本发明提供的轴承监测系统的有益效果与本发明所述轴承监测方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
19.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本发明的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：
20.图1示出了本发明实施例的轴承的结构图；
21.图2示出了本发明实施例的感应组件及卡口的结构图；
22.图3示出了本发明实施例的红外热成像仪模块的结构图；
23.图4示出了本发明实施例的转速传感器的结构图；
24.图5示出了本发明实施例的加速传感器的结构图；
25.图6示出了本发明实施例的轴承监测方法的流程图；
26.图7示出了本发明实施例的获得前景图像的流程图；
27.图8示出了本发明实施例的对前景图像进行边缘特征检测的流程图；
28.图9示出了本发明实施例的轴承监测装置的框图；
29.图10示出了本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图；
30.图11示出了本发明实施例提供的芯片的结构示意图。
31.附图标记：
32.101-轴承内圈，102-轴承内圈，103-滚珠，104-感应组件，105-保持架，106-卡口，300-红外热成像仪模块，301-镜头，302-光栅，303-红外壳体，304-探测器，400-转速传感器，401-光源，402-光电管，403-半透明膜片，404-透镜，405-壳体，500-加速传感器，501-弹性件，502-质量块，503-连接件，504-压电元件，505-基座，900-轴承监测装置，901-获取模块，902-检测模块，903-确定模块，1010-处理器，1020-存储器，1030-通信接口，1040-通信路线，1050-处理器，1100-芯片，1110-处理器，1120-存储器，1130-通信接口，1140-通信路线。
具体实施方式
33.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结
合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
38.与普通轴承相比，主轴轴承在工作时具有转速高、载荷大、保持架冲击严重、摩擦生热量多以及工作环境温度高等特点，难以对主轴轴承进行良好的润滑而导致短时间内主轴轴承出现大范围工况变化、打滑等故障，当主轴轴承产生疲劳、磨损等故障时，会产生异常的振动。
39.目前，振动监测方法通过在轴承座或箱体的适当位置安装振动传感器，振动传感器采集信号并进行分析来确定轴承的故障。由于振动传感器安装位置受限于发动机结构，通常只在航空发动机的机匣处安装一个振动传感器，且航空发动机系统中振动传感器发出的振动信号存在振动传递路径长以及信号衰减严重等问题，同时，常规图像识别手段对轴承图像的识别具有一定局限性。
40.基于上述问题，本发明提供一种轴承监测方法、装置及系统，以解决振动信号的振动传递路径长以及信号衰减严重等问题，从而提高识别轴承图像的缺陷。
41.图1示出了本发明实施例的轴承的结构图，如图1所示，本发明实施例的轴承监测系统包括轴承监测装置、轴承以及至少一个感应组件104。应理解，此处的轴承可以为圆柱滚子轴承、双瓣外圈式轴承等，此处不再一一列举。轴承包括轴承外圈101、轴承内圈102、滚珠103以及固定滚珠的保持架105，保持架位于轴承外圈101与轴承内圈102之间，滚珠103固定在保持架105上，保持架105用于将轴承内圈102和轴承外圈101连接起来，轴承内圈102和轴承外圈101在滚珠103的作用下相对滑动。
42.本发明实施例的轴承监测系统包括的感应组件的数量为多个时，各个感应组件环设在保持架上。每个感应组件与轴承监测装置无线通信连接。此处的轴承监测装置可以为外部计算平台，或者其他具有计算功能的设备。
43.在实际应用中，图2示出了本发明实施例的感应组件及卡口的结构图，如图2所示，
每个感应组件104通过卡口106固定在保持架上，感应组件104至少用于采集轴承图像，由于每个感应组件与轴承监测装置无线通信连接，因此，感应组件104还可以将轴承图像传输至轴承监测装置。本发明示例性实施例提供的轴承监测装置在接收到轴承图像，可以通过执行轴承监测方法，提高对轴承图像缺陷的识别。
44.本发明示例性实施例的每个感应组件还可以采集轴承的振动信号，并将其发送至轴承监测装置，轴承监测装置可以通过分析轴承的振动信号，确定轴承的运行状态。
45.示例性的，如图所示，每个感应组件具有红外热成像仪模块、加速度传感器、转速度传感器、控制器以及无线通信器均设置在保持架上，控制器通过信号电路分别与与红外热成像仪模块、加速度传感器、转速度传感器以及无线通信器电连接，红外热成像仪模块设在背离卡口的端面且高出保持架的表面，振动加速度传感器设在靠近卡口的端面与卡口连接。
46.当轴承在运行过程中时，轴承转动就会产生大量的热，红外热成像仪模块接收轴承中红外辐射能量分布图形，红外热成像仪模块中的探测器基于红外辐射能量分布图形确定轴承图像。同时，在轴承运行过程中，轴承有可能会出现振动，靠近卡口的端面与卡口连接的加速度传感器可以采集轴承振动时的振动信号，位于热成像仪模块与加速度传感器之间的转速传感器也可以采集轴承的振动信号，加速传感器和转速传感器均通过信号电路将振动信号传递至控制器，控制器通过信号电路将振动信号传递至无线通信器，无线通信器再将振动信号传递至轴承监测装置。
47.由此可知，通过上述红外热成像仪模块可以确定轴承图像的缺陷，通过加速传感器和转速传感器可以确定轴承的运行状态，从而实现对轴承运行过程的实时监测。
48.在一种可选方式中，图3示出了本发明实施例的红外热成像仪模块的结构图，如图3所示，本发明示例性实施例提供的红外热成像仪模块300包括红外壳体303，以及设在红外壳体内303的镜头301、光栅302和探测器304，镜头301和光栅302沿着探测器304的光线入射方向设在探测器304的入射光路上，探测器304与控制器电连接。
49.当轴承在运行过程中时，轴承转动就会产生大量的热，大量的热产生热辐射波传到红外壳体303内的镜头上，镜头301对热辐射波聚焦，聚焦后的热辐射波形成光线沿着红外壳体照射到光栅302上，使得不同热辐射波形成的光线分别照在探测器304上，探测器304接收不同热辐射波形成的光线形成红外辐射能量分布图形，探测器304基于基于红外辐射能量分布图形确定轴承图像。
50.在一种可选方式中，图4示出了本发明实施例的转速传感器的结构图，如图4所示，本发明示例性实施例提供的转速传感器400包括壳体405，以及设在壳体405内的光源401、透镜404、半透明膜片403以及光电管402，透镜404和半透明膜片403分别沿着光源入射方向和光电管402光源入射方向设在光源401入射方向的入射光路上，光电管402与控制器电连接。
51.光源401发出光线通过透镜404，光线经过透镜404聚焦后照射在半透明膜片403，光线经过半透明膜片403反射后照在透镜404上，通过透镜404聚焦后照在轴承上设定反射记号，当轴承运行时，反射记号就会发生变动，反射光线的反射率就会发生变化，反射后的光线通过透镜404照在半透明膜片上穿过透镜照在光电管上，光电管402将光线的反射信号的位置的变化转化为一种电信号，光电管402最后将这种电信号转递至控制器，控制器通过
信号电路将这种电信号传递至无线通信器，无线通信器再将这种电信号传递至轴承监测装置，通过这种电信号就可以获得轴承的转速信息。
52.在一种可选方式中，图5示出了本发明实施例的加速传感器的结构图，如图5所示，本发明示例性实施例提供的加速度传感器500包括弹性件501、质量块502、压电元件504、基座505以及连接件503，质量块502远离基座505的一端与弹性件501连接。
53.如图5所示，当轴承为双瓣外圈式的主轴轴承，两半外圈之间存在着相对运动。当轴承运行时，弹性件501跟着轴承的振动开始运动，弹性件501带动质量块502同时运动。同时，由于压电元件504位于基座505与质量块502之间，连接件503将弹性件501、质量块502、压电元件504以及基座505依次连接，因此，在质量块502运动时会对压电元件504产生压力，压电元件504受到质量块502的压力就会将压力转换为电信号的形式的振动信号，并将振动信号通过信号电路传输至控制器，控制器再通过无线通信器将振动信号传递至轴承监测装置。
54.示例性的，如图2所示，上述感应组件104通过卡口106与保持架连接，可以方便感应组件的拆卸、重复利用。同时，由于滚珠具有永磁体，保持架具有线圈，当轴承转动时，滚珠中的永磁体切割线圈就会产生电，产生的电能存储在电源模块，应理解此处电源模块具有蓄电池，电源模块再通过供电电路将电输送至红外热成像仪模块、加速度传感器以及转速度传感器。
55.示例性的，上述加速度传感器一端与卡口固定连接，感应组件还具有容纳控制器以及无线通信器的腔体，腔体设置在振动加速度传感器的基座上，将上述感应组件连接为一个整体，通过蓄电池给红外热成像仪模块、加速度传感器以及转速度传感器供电，每个传感器将采集的振动信号以信号传递的形式传递至感应组件内的控制器，控制器接收来自每个传感器采集的轴承振动信号，控制器最后将接收到的轴承振动信号以无线传输的方式传递至轴承监测装置，在此基础上，每个传感器将采集的振动信号传输至控制器时，无需长路径的信号传输，同时减少了信号衰弱，有效解决了振动信号的振动传递路径长、频率成分复杂以及信号衰减严重等问题。
56.图6示出了本发明实施例的轴承监测方法的流程图，本发明示例性实施例提供的轴承监测方法包括：
57.步骤601：在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，感应组件设在轴承内。此处感应组件设在轴承内的方式可以参考前文，此处不做赘述。此处获取来自感应组件采集的轴承振动信号可以通过无线通信传输至前文所述的外部计算平台。
58.步骤602：利用图像边缘特征对轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果。此处的边缘特征检测实际就是对轴承图像进行二值化处理，获得前景图像。
59.步骤603：若边缘检测结果满足特征突变条件，确定轴承存在缺陷。此处的特征突变条件基于不同方向的小波转换分量确定二值化图像的梯度模，二值化图像的梯度模是否满足极大值条件。
60.示例性的，本发明实施例对轴承图像进行二值化处理，获得前景图像时，先对轴承图像进行进行灰度转换，获得灰度图像，例如：为了降低误差，根据辐射路程x，也可以理解为就是辐射点到外热成像仪模块镜头的路程，相对温度环境温度t，也可以理解为辐射点处的温度，根据公式f＝f1(,x)计算出灰度图像，当获得前景图像时，利用小波变换方法对前
景图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果。
61.在一种可选方式中，图7示出了本发明实施例的获得前景图像的流程图，如图7所示，二值化处理的方式为全局阈值分割法，对所述轴承图像进行二值化处理，获得前景图像。
62.步骤701：基于估计阈值从轴承图像提取前景估计图像和背景估计图像，此处估计阈值即为预设阈值。
63.步骤702：基于前景估计图像和背景估计图像更新估计阈值，确定前景估计图像的平均值，确定背景估计图像的平均值，基于前景估计图像的平均值和背景估计图像的平均值，获得估计阈值。
64.步骤703：若更新前后估计阈值的差值满足分割终止条件，确定更新后的估计阈值为目标阈值，此处的分割终止条件包括：若更新前后估计阈值的差值大于或等于1，确定更新后的估计阈值为目标阈值。若更新前后估计阈值的差值小于1，确定更新后的估计阈值为估计阈值。
65.步骤704：基于目标阈值对轴承图像进行二值化处理。
66.在实际应用中，将背景估计图像设为gb，将前景估计图像设为ga，t设为估计阈值，通过全局阈值分割法对轴承图像进行分割，为了能够准确的识别轴承表面的裂纹，通过迭代法获取目标阈值，其中式一对前景估计图像进行迭代，式二对背景估计图像进行迭代，通过对前景估计图像和背景估计图像加权求平均获得式三目标阈值上述公式中的i代表i方向上的分割量，j代表j方向上的分割量，n代表第n次，若轴承图像的灰度值大于或等于目标阈值，则轴承图像的像素大小设为1，若轴承图像的灰度值小于目标阈值，则轴承图像的像素大小设为0，此时，轴承像素呈现黑色。
67.在一种可选方式中，图8示出了本发明实施例的对前景图像进行边缘特征检测的流程图，如图8所示，利用小波变换方法对前景图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果，包括：
68.步骤801：确定二值化图像在不同方向的小波转换分量。
69.步骤802：基于不同方向的小波转换分量确定二值化图像的梯度模。
70.步骤803：若二值化图像的梯度模满足极大值条件，基于所述二值化图像的梯度模对应的特征位置为边缘特征。
71.步骤804：每个方向的小波转换分量由二值化图像的平滑函数在对应方向的偏导和二值化图像的信号函数确定。
72.实际应用中，通过小波变换将二值化图像在不同方向分成多个小波转换分量，利用小波局部极大值去描绘出图像边缘处信息的集合点，若二值化图像的梯度模满足极大值条件，基于所述二值化图像的梯度模对应的特征位置为边缘特征。
73.设红外热图像信号函数为y(x,y)，平滑函数为u(x,y)，对平滑函数的方向分别作偏导数运算确定每个方向的小波转换分量得到公式一：
[0074][0075]
将上述公式一中的平滑函数在x方向上的偏导θ1(x,y)，信号函数x方向上的偏导θ2(x,y)设为二维小波函数，对红外热图像进行小波转换得到公式二：
[0076][0077]
其中，公式二中的δ1y(x,y)表示红外热图像在其中一个方向上的小波转换分量，δ2y(x,y)表示红外热图像在其中另一个方向上的小波转换分量，基于公式一和公式二确定小波变换在任意尺度上的梯度矢量和幅角，获得小波变换在任意尺度上的梯度矢量和幅角为公式三：
[0078][0079]
根据上述公式三可知，当梯度模m1y(x,y)点(x,y)达到极大值时，梯度在该点处发生剧烈突变，因此，通过获取变化过程中局部极大值的位置、对应的模m1y(x,y)位置、对应的幅角位置n1y(x,y)，就可以描绘出缺陷边缘的集合点，确定红外热图像内的缺陷位置，完成边缘特征检测，实现材料表面的缺陷识别。
[0080]
本发明示例性实施例的方法还可以包括：在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承的振动信号，并将其发送至轴承监测装置，轴承监测装置可以通过分析轴承的振动信号，确定轴承的运行状态。
[0081]
图9示出了本发明实施例的轴承监测装置的框图，本发明示例性实施例还提供了一种轴承监测装置900包括：
[0082]
获取模块901，用于在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，感应组件设在轴承内；
[0083]
检测模块902，用于利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果；
[0084]
确定模块903，用于若边缘检测结果满足特征突变条件，确定轴承存在缺陷。
[0085]
作为一种可能的实现方式，检测模块902还用于对轴承图像进行灰度转换，获得灰度图像。
[0086]
作为一种可能的实现方式，检测模块902用于对所述轴承图像进行二值化处理，获得前景图像，利用小波变换方法对前景图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果。用于基于估计阈值从轴承图像提取前景估计图像和背景估计图像，基于前景估计图像和背景估计图像更新估计阈值，若更新前后所述估计阈值的差值满足分割终止条件，确定更新后的估计阈值为目标阈值，基于目标阈值对轴承图像进行二值化处理。用于若更新前后估计阈值的差值大于或等于1，确定更新后的估计阈值为目标阈值，若所述更新前后所述估计阈值的差值小于1，确定更新后的所述估计阈值为估计阈值。用于确定前景估计图像的平均值，确定背景估计图像的平均值，基于前景估计图像的平均值和背景估计图像的平均值，获得估计阈值。
[0087]
作为一种可能的实现方式，确定模块903用于确定所述二值化图像在不同方向的
小波转换分量，基于不同方向的小波转换分量确定二值化图像的梯度模，若二值化图像的梯度模满足极大值条件，基于二值化图像的梯度模对应的特征位置为边缘特征，每个方向的小波转换分量由所述二值化图像的平滑函数在对应方向的偏导和二值化图像的信号函数确定。
[0088]
图10示出了本发明实施例提供的一种电子设备的硬件结构示意图。如图10所示，该电子设备包括处理器1010和通信接口1030。
[0089]
如图10所示，上述处理器1010可以是一个通用中央处理器1010(central processing unit，cpu)，微处理器1010，专用集成电路(application-specific integrated circuit，asic)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。
[0090]
上述通信接口1030可以为一个或多个。通信接口1030可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。
[0091]
如图10所示，上述电子设备还可以包括通信线路。通信线路可包括一通路，在上述组件之间传送信息。
[0092]
可选的，如图10所示，该电子设备还可以包括存储器1020。存储器1020用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器1010来控制执行。处理器1010用于执行存储器1020中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。
[0093]
如图10所示，存储器1020可以是只读存储器1020(read-only memory，rom)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器1020(random access memory，ram)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器1020(electrically erasable programmable read-only memory，eeprom)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器1020可以是独立存在，通过通信线路与处理器1010相连接。存储器1020也可以和处理器1010集成在一起。
[0094]
可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。
[0095]
在具体实现中，作为一种实施例，如图10所示，处理器1010可以包括一个或多个cpu，如图10中的cpu0和cpu1。
[0096]
在具体实现中，作为一种实施例，如图10所示，终端设备可以包括多个处理器1010，如图10中的处理器1010。这些处理器1010中的每一个可以是一个单核处理器1010，也可以是一个多核处理器1010。
[0097]
图11是本发明实施例提供的芯片1100的结构示意图。如图11所示，该芯片1100包括一个或两个以上(包括两个)处理器1110和通信接口1130。
[0098]
可选的，如图11所示，该芯片1100还包括存储器1120，存储器1120可以包括只读存储器1120和随机存取存储器1120，并向处理器1110提供操作指令和数据。存储器1120的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器1120(non-volatile random access memory，nvram)。
[0099]
在一些实施方式中，如图11所示，存储器1120存储了如下的元素，执行模块或者数
据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集。
[0100]
在本发明实施例中，如图11所示，通过调用存储器1120存储的操作指令(该操作指令可存储在操作系统中)，执行相应的操作。
[0101]
如图11所示，处理器1110控制终端设备中任一个的处理操作，处理器1110还可以称为中央处理单元(central processing unit，cpu)。
[0102]
如图11所示，存储器1120可以包括只读存储器1120和随机存取存储器1120，并向处理器1110提供指令和数据。存储器1120的一部分还可以包括nvram。例如应用中存储器1120、通信接口1130以及存储器1120通过总线系统耦合在一起，其中总线系统除包括数据总线之外，还可以包括电源总线、控制总线和状态信号总线等。但是为了清楚说明起见，在图11中将各种总线都标为总线系统。
[0103]
如图11所示，上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器1110中，或者由处理器1110实现。处理器1110可能是一种集成电路芯片1100，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器1110中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器1110可以是通用处理器1110、数字信号处理器1110(digital signal processing，dsp)、asic、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器1110可以是微处理器1110或者该处理器1110也可以是任何常规的处理器1110等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器1110执行完成，或者用译码处理器1110中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器1120，闪存、只读存储器1120，可编程只读存储器1120或者电可擦写可编程存储器1120、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器1120，处理器1110读取存储器1120中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
[0104]
一种可能的实现方式中，如图11所示，通信接口1130用于执行图6～图11所示的实施例中的获取步骤。处理器1110用于执行图6～图11所示的实施例中处理的步骤。
[0105]
一方面，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令被运行时，实现上述实施例中由存储器1120执行的功能。
[0106]
一方面，提供一种芯片1100，该芯片1100应用于终端设备中，芯片1100包括至少一个处理器1110和通信接口1130，通信接口1130和至少一个处理器1110耦合，处理器1110用于运行指令，以实现上述实施例中由处理器1110执行的功能。
[0107]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的
服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，dvd)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，ssd)。
[0108]
尽管在此结合各实施例对本发明进行了描述，然而，在实施所要求保护的本发明过程中，本领域技术人员通过查看附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
[0109]
尽管结合具体特征及其实施例对本公开进行了描述，显而易见的，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对其进行各种修改和组合。相应地，本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本公开的示例性说明，且视为已覆盖本公开范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包括这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种轴承监测方法，其特征在于，包括：在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，所述感应组件设在轴承内；利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果；若所述边缘检测结果满足特征突变条件，确定所述轴承存在缺陷。2.根据权利要求1所述的轴承监测方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述轴承图像进行灰度转换，获得灰度图像。3.根据权利要求1所述的轴承监测方法，其特征在于，所述利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果，包括：对所述轴承图像进行二值化处理，获得前景图像；利用小波变换方法对前景图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果。4.根据权利要求3所述的轴承监测方法，其特征在于，所述二值化处理的方式为全局阈值分割法，所述对所述轴承图像进行二值化处理，获得前景图像，包括：基于估计阈值从所述轴承图像提取前景估计图像和背景估计图像；基于前景估计图像和背景估计图像更新所述估计阈值；若更新前后所述估计阈值的差值满足分割终止条件，确定所述更新后的所述估计阈值为目标阈值；基于所述目标阈值对所述轴承图像进行二值化处理。5.根据权利要求4所述的轴承监测方法，其特征在于，所述分割终止条件包括：若所述更新前后所述估计阈值的差值大于或等于1，确定所述更新后的所述估计阈值为目标阈值；若所述更新前后所述估计阈值的差值小于1，确定所述更新后的所述估计阈值为估计阈值。6.根据权利要求4所述的轴承监测方法，其特征在于，所述基于前景估计图像和背景估计图像更新所述估计阈值，包括：确定所述前景估计图像的平均值；确定所述背景估计图像的平均值；基于所述前景估计图像的平均值和所述背景估计图像的平均值，获得估计阈值。7.根据权利要求4所述的轴承监测方法，其特征在于，利用小波变换方法对所述前景图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果，包括：确定所述二值化图像在不同方向的小波转换分量；基于不同方向的所述小波转换分量确定二值化图像的梯度模；若所述二值化图像的梯度模满足极大值条件，基于所述二值化图像的梯度模对应的特征位置为边缘特征；每个所述方向的小波转换分量由所述二值化图像的平滑函数在对应所述方向的偏导和所述二值化图像的信号函数确定。8.一种轴承监测装置，其特征在于，包括：获取模块，用于在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，所述感应组件设在轴承内；检测模块，用于利用图像边缘特征对所述轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测
结果；确定模块，用于若所述边缘检测结果满足特征突变条件，确定所述轴承存在缺陷。9.一种轴承监测系统，其特征在于，包括权利要求8所述的轴承监测装置、轴承以及至少一个感应组件，每个所述感应组件与所述轴承监测装置无线通信连接，所述轴承包括轴承外圈、轴承内圈、滚珠以及固定滚珠的保持架，所述滚珠具有永磁体，所述保持架具有线圈，所述保持架位于所述轴承外圈与所述轴承内圈之间，各个所述感应组件设在所述保持架上。10.根据权利要求9所述的轴承监测系统，其特征在于，每个所述感应组件具有红外热成像仪模块、加速度传感器、转速度传感器、控制器、信号电路、无线通信器以及电源模块，当轴承运行时，所述永磁体切割所述线圈向所述电源模块供电，所述控制器通过所述信号电路分别与所述红外热成像仪模块、所述加速度传感器、所述转速度传感器以及所述无线通信器电连接。11.根据权利要求10所述的轴承监测系统，其特征在于，所述红外热成像仪模块包括红外壳体，以及设在所述红外壳体内的镜头、光栅和探测器，所述镜头和所述光栅沿着所述探测器的光线入射方向设在所述探测器的入射光路上，所述探测器与所述控制器电连接。12.根据权利要求10所述的轴承监测系统，其特征在于，所述转速传感器包括壳体，以及设在所述壳体内的光源、透镜、半透明膜片以及光电管，所述透镜和所述半透明膜片分别沿着所述光源入射方向和所述光电管光源入射方向设在光源入射方向的入射光路上，所述光电管与控制器电连接。13.根据权利要求10所述的轴承监测系统，其特征在于，所述加速度传感器包括弹性件、质量块、压电元件、基座以及连接件，所述质量块远离基座的一端与弹性件连接，所述压电元件位于所述基座与所述质量块之间；所述连接件将所述弹性件、所述质量块、所述压电元件、所述基座依次连接，所述连接件背离基座的一端与壳体连接，所述压电元件通过与控制器电连接。14.根据权利要求10所述的轴承监测系统，其特征在于，所述感应组件还具有容纳所述控制器以及所述无线通信器的腔体，所述腔体设置在振动加速度传感器的基座上。

技术总结
本发明提供一种轴承监测方法、装置及系统，涉及轴承监测技术领域，以解决振动信号的振动传递路径长以及信号衰减严重等问题。所述轴承监测方法包括：在轴承运行过程中获取来自感应组件采集的轴承图像，感应组件设在轴承内，利用图像边缘特征对轴承图像进行边缘特征检测，获得边缘检测结果，若边缘检测结果满足特征突变条件，确定轴承存在缺陷。所述电子设备以及存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质用于执行所述轴承监测方法。本发明提供的轴承监测方法、装置及系统用于轴承监测中。中。中。


技术研发人员：童辉 陈明晖 倪玉民 朴钟宇 史慧楠 郭超 吴强 于爽 柳思源 张文博 汪邦军 夏姣辉 林勇
受保护的技术使用者：中国航空发动机研究院
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/4