一種基于圖像采集的潤滑油磨粒在線監(jiān)測裝置及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種潤滑油磨粒在線監(jiān)測方法與裝置，涉及潤滑油液中鐵譜在線分析領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在對機(jī)械裝置運行狀態(tài)監(jiān)測時，分析式鐵譜儀可以獲得機(jī)器的磨損信息，根據(jù)對油液中磨粒的分析可以評價機(jī)器的工況并進(jìn)行早期預(yù)測預(yù)警，根據(jù)磨粒的大小、形狀、色澤、表面紋理等的觀察，確定磨損部件、故障位置、磨損類型等信息。因此，通過分析式鐵譜儀監(jiān)測潤滑系統(tǒng)中磨粒狀況，能及時發(fā)現(xiàn)早期故障征兆，采取相應(yīng)的措施以防止重大事故的發(fā)生。目前，對機(jī)械裝置的監(jiān)測主要是通過定期取樣分析潤滑油中磨粒的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，但檢測報告具有較大的滯后性，不能及時反映實際的工況。
[0003]隨著工業(yè)界對監(jiān)測與診斷技術(shù)需求的增加，能夠?qū)C(jī)械裝置實時監(jiān)測的在線式鐵譜儀被廣泛采用，現(xiàn)有的在線式鐵譜監(jiān)測的方法主要有電磁法、電容法、光電法以及超聲波法，在線式磨粒檢測技術(shù)采用的都是間接檢測的方法，大部分只能監(jiān)測磨粒的數(shù)量和尺寸信息，對故障定位起關(guān)鍵作用的形貌無能為力。
[0004]鐵譜圖像分析通過對磨粒圖像的特征分析可以直觀、準(zhǔn)確給出設(shè)備的磨損機(jī)理和磨損部位，并利用磨粒濃度及力度分布判斷機(jī)器的整體磨損狀態(tài)，可以實現(xiàn)設(shè)備在全生命周期內(nèi)的狀態(tài)監(jiān)測以及剩余壽命的有效估計。但是仍然存在三個問題:1)磨粒數(shù)量監(jiān)測誤差較大；2)由于磨粒與油液混合，油液透光性差時會造成分辨率低，只能給出模糊等效特征，而無法停機(jī)觀察特定磨粒的精確特征；3)在油液流動的情況下，通過視頻技術(shù)獲得的磨粒尺寸特征存在誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于圖像采集的潤滑油磨粒在線監(jiān)測裝置及工作方法，可以有效的解決離線鐵譜分析中的“磨粒成鏈”現(xiàn)象及解決了在線視頻監(jiān)測中大磨粒對小磨粒的遮擋現(xiàn)象，并且可以同時監(jiān)測磨粒數(shù)量與形貌特征信息。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于圖像采集的潤滑油磨粒在線監(jiān)測裝置，包括油液分離系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)，所述油液分離系統(tǒng)將油液按照油液里所含磨粒顆粒尺寸大小進(jìn)行分離，分離出兩組油液:磨粒尺寸小于Num的油液和磨粒尺寸大于等于Num的油液，N為15，所述兩組油液分別通過圖像采集系統(tǒng)采集磨粒數(shù)量和磨粒形貌。按尺寸對磨粒的分類，保證流道不堵塞，降低了景深的同時提高了油液流動的穩(wěn)定性；低倍顯微度數(shù)的顆粒計數(shù)技術(shù)減少了計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理量。
[0008]進(jìn)一步的，所述油液分離系統(tǒng)包括第一進(jìn)油嘴、分離裝置、第一出油嘴、第二出油嘴、第一節(jié)流閥和第二節(jié)流閥，油液通過第一進(jìn)油嘴進(jìn)入分離裝置，油液中磨粒尺寸小于Num的油液通過第一出油嘴進(jìn)入第一節(jié)流閥，油液中磨粒尺寸大于等于Num的油液通過第二出油嘴進(jìn)入第二節(jié)流閥；所述圖像采集系統(tǒng)包括第一玻璃凹槽和第二玻璃凹槽，第一顯微鏡物鏡和第二顯微鏡物鏡，低倍CCD目鏡、第一高倍CCD目鏡和第二高倍CCD目鏡；所述低倍CCD目鏡和第一高倍CCD目鏡分別設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺的臺面上，所述第一顯微鏡物鏡設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺下方，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺，所述低倍CCD目鏡和第一高倍CCD目鏡可分別旋轉(zhuǎn)至與第一顯微鏡物鏡豎直方向?qū)?，所述第一顯微鏡物鏡下方設(shè)置有第一玻璃凹槽，所述第一玻璃凹槽的進(jìn)油端與第一節(jié)流閥連接，所述第一玻璃凹槽的出油端與第三出油嘴連接；所述第二高倍CCD目鏡與第二顯微鏡物鏡豎直方向?qū)?，所述第二顯微鏡物鏡下方設(shè)置有第二玻璃凹槽，所述第二玻璃凹槽的進(jìn)油端與第二節(jié)流閥連接，所述第二玻璃凹槽的出油端與第四出油嘴里連接。低倍CCD目鏡拍攝磨粒圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計磨粒顆粒數(shù)量，當(dāng)計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計到油液的磨粒顆粒數(shù)量達(dá)到限定值時，間歇性關(guān)閉節(jié)流閥暫停玻璃凹槽中油液的流動，通過所述第一高倍CCD目鏡拍攝磨粒圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)分析確定磨損部位和磨損類型，與此同時，所述第二高倍CCD目鏡拍攝磨粒形貌特征圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)分析。
[0009]進(jìn)一步的，所述第一玻璃凹槽或第二玻璃凹槽分別包括上玻璃片和下玻璃片，所述上玻璃片和下玻璃片均為高透光率玻璃；所述上玻璃片上表面一端刻蝕有通孔，構(gòu)成進(jìn)油端，所述下玻璃片上表面另一端刻蝕有另一通孔，構(gòu)成出油端，且沿所述下玻璃片長度方向上刻蝕凹槽，所述上玻璃片與下玻璃片貼合設(shè)置，在所述上玻璃片與下玻璃片的凹槽之間的間隙固定微流體導(dǎo)流片，所述微流體導(dǎo)流片的厚度與凹槽的深度相同。所述第一玻璃凹槽的凹槽深度小于第二玻璃凹槽的凹槽深度；所述第一玻璃凹槽的凹槽深度為0.1mm,所述第二玻璃凹槽的凹槽深度為0.2_。磨粒在0.1mm或0.2mm凹槽深度的微流體導(dǎo)流片中流動，不僅可以保證磨粒具有穩(wěn)定的運動姿態(tài)，也保證了在特定景深下磨粒視頻的清晰度。
[0010]進(jìn)一步的，所述分離裝置內(nèi)設(shè)置有絞龍和15um孔徑過濾網(wǎng)，所述分離裝置從上方進(jìn)油嘴進(jìn)油，絞龍帶動油液旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力使磨粒離心運動，小于15um的磨粒通過過濾網(wǎng)，在磨粒積聚的濾筒底部邊緣開出油嘴，分離出小于15um的磨粒的油液；大于15um的磨粒被阻隔下來，在絞龍縱向力作用下向下運動，最終磨粒積聚在底部靠近過濾網(wǎng)的位置，在磨粒積聚位置開出油嘴，分離出大于15um的磨粒的油液。
[0011]進(jìn)一步的，所述低倍CXD目鏡和第一高倍CXD目鏡分別通過第一 USB接口與計算機(jī)分析系統(tǒng)連接，所述第二高倍CCD目鏡通過第二 USB接口與計算機(jī)分析系統(tǒng)連接。
[0012]一種基于圖像采集的潤滑油磨粒在線監(jiān)測裝置的工作方法:
[0013]潤滑油循環(huán)系統(tǒng)分油路的油液通過第一進(jìn)油嘴進(jìn)入至分離裝置的濾筒，所述濾筒通過離心作用使磨粒產(chǎn)生背離圓心的運動趨勢，使小于15um的磨粒通過濾網(wǎng)，大于15um的磨粒被濾網(wǎng)阻隔，分離出磨粒尺寸小于15um的油液和磨粒尺寸大于等于15um的油液；
[0014]磨粒尺寸小于15um的油液通過第一節(jié)流閥進(jìn)入至第一玻璃凹槽，磨粒尺寸大于等于15um的油液通過第二節(jié)流閥進(jìn)入至第二玻璃凹槽；
[0015]進(jìn)入第一玻璃凹槽的油液，所述第一顯微鏡物鏡與低倍CCD目鏡對接，所述低倍CCD目鏡拍攝磨粒圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計磨粒顆粒數(shù)量；
[0016]計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計到油液的磨粒達(dá)到限定值時，間歇性關(guān)閉節(jié)流閥暫停玻璃凹槽中油液的流動，通過伺服電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)至第一高倍CCD目鏡與第一顯微鏡物鏡對接，所述第一高倍CCD目鏡拍攝磨粒圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)分析，確定磨損部位和磨損類型；
[0017]計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計到油液的磨粒達(dá)到限定值時，間歇性關(guān)閉節(jié)流閥暫停玻璃凹槽中油液的流動，與此同時，所述第二高倍CCD目鏡拍攝磨粒形貌圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)分析，得出磨粒的形貌、材質(zhì)和大小。
[0018]有益效果:本發(fā)明有效的解決離線鐵譜分析中“磨粒成鏈”現(xiàn)象及解決了在線視頻監(jiān)測中大磨粒對小磨粒的遮擋現(xiàn)象，并且可以同時監(jiān)測磨粒數(shù)量與形貌特征信息。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的工作流程圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的玻璃凹槽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的微流體導(dǎo)流片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0025]如圖1所示為一種基于圖像采集的潤滑油磨粒在線監(jiān)測裝置，包括油液分離系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)，所述油液分離系統(tǒng)將油液按照油液里所含磨粒顆粒尺寸大小進(jìn)行分離，分離出兩組油液:磨粒尺寸小于15um的油液和磨粒尺寸大于等于15um的油液，所述兩組油液分別通過圖像采集系統(tǒng)采集磨粒數(shù)量和磨粒形貌。按尺寸對磨粒的分類，保證流道不堵塞的情況下降低導(dǎo)流片的厚度，降低了景深的同時提高了油液流動的穩(wěn)定性；同時，低倍顯微度數(shù)的顆粒計數(shù)技術(shù)減少了計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理量。
[0026]所述油液分離系統(tǒng)包括第一進(jìn)油嘴1、分離裝置2、第一出油嘴4、第二出油嘴3、第一節(jié)流閥5和第二節(jié)流閥14，油液通過第一進(jìn)油嘴1進(jìn)入分離裝置2，油液中磨粒尺寸小于15um的油液通過第一出油嘴4進(jìn)入第一節(jié)流閥5，油液中磨粒尺寸大于等于15um的油液通過第二出油嘴3進(jìn)入第二節(jié)流閥14 ;所述圖像采集系統(tǒng)包括第一玻璃凹槽(6)和第二玻璃凹槽15，第一顯微鏡物鏡8和第二顯微鏡物鏡17，低倍(XD目鏡9、第一高倍(XD目鏡10和第二高倍CCD目鏡19 ;所述低倍CCD目鏡9和第一高倍CCD目鏡10分別設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺13的臺面上，所述第一顯微鏡物鏡8設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺13下方，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺13，所述低倍CCD目鏡9和第一高倍(XD目鏡10可分別旋轉(zhuǎn)至與第一顯微鏡物鏡8豎直方向?qū)樱龅谝伙@微鏡物鏡8下方設(shè)置有第一玻璃凹槽6，所述第一玻璃凹槽6的進(jìn)油端與第一節(jié)流閥5連接，所述第一玻璃凹槽6的出油端與第三出油嘴7連接；所述第二高倍CCD目鏡19與第二顯微鏡物鏡17豎直方向?qū)樱龅诙@微鏡物鏡17下方設(shè)置有第二玻璃凹槽15，所述第二玻璃凹槽15的進(jìn)油端與第二節(jié)流閥14連接，所述第二玻璃凹槽15的出油端與第四出油嘴16里連接。低倍CCD目鏡9拍攝磨粒圖像上傳至計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計磨粒顆粒數(shù)量，當(dāng)計算機(jī)分析系統(tǒng)統(tǒng)計到油液的磨粒顆粒數(shù)量達(dá)