CN113324990A - 一种能够用于在线监测油液质量的装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够用于在线监测油液质量的装置及其检测方法，属于工业自动化领域。本发明的检测方法直接将监测装置安装于油路管道中，使被测油液流过透视镜片表面，并控制电路控制LED模组发出不同波长的补光，照射到流经透视镜片的油液；然后采集并存储设备每次更换新油后正常工作下的油液视频图像作为初始参考图像，并记录相关参数；定期采集油液的视频图像，同时测量油液的多方面性能信息，在视频显示器上存储，分析并上传。本发明克服现有技术中不足，在对被检测油液不进行任何取样和改变流动形态的情况下，在设备正常工作使用的油路管道里获取油液原始工作状态下的动态视频图像，检测油液的多项特性参数。

Description

一种能够用于在线监测油液质量的装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及工业自动化技术领域，更具体地说，涉及一种能够用于在线监测油液质量的装置及其检测方法。

背景技术

润滑油在线监测系统已广泛应用于机械设备状态监测和故障诊断领域，常用的测量技术包括机械振动、光测量、电容或电感检测等，实现包括润滑油粘度、污染度、颗粒量、磨粒分布和水分含量等参数的在线测量。

视频图像技术也被应用于油液的颗粒和磨粒测量，特别是应用于在线铁谱分析。经检索，已有大量专利公开相关技术，如公开号CN103257103A的专利文献公开了一种基于视频获取的润滑油磨粒在线监测探头，公开号CN105352858A的专利文献公开了一种基于图像采集的润滑油磨粒在线监测装置及工作方法，公开号CN111781127A的专利文献公开了检测润滑油中的磨损微粒形体的视觉检测系统及检测方法，公开号CN208420584U的专利文献公开了一种透射式在线可视铁谱传感器。

以上技术都采用了从润滑油油路管道上安装旁路油管，引出被测油液到检测腔体的方式，然后用摄像头采集油液中分离出来的磨粒的图像进行分析，获得磨粒大小、形貌和数量的信息。这种检测方式在应用中存在以下不足：(1)旁路引出油液的方式完全改变了油液的流速、压力和流场性质，导致油液中夹带的固体颗粒性质发生变化，如发生颗粒沉降粘连等等，最终造成测量的信息并不能完全反映油液的实际状况；(2)现有技术中普遍只采集油液中分离的磨粒的静态图像，不能测量包括油液气泡、乳化度等其它重要信息；(3)现有技术普遍结构复杂，成本高，测量的实时性能很差，在实际应用中受到很大限制。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中不足，拟提供一种能够用于在线监测油液质量的装置及其检测方法，在对被检测油液不进行任何取样、旁路、泵压和改变流动形态如流速、流场、压力和温度的情况下，在设备正常工作使用的油路管道里获取油液原始工作状态下的动态视频图像，检测油液的多项特性参数，如固体颗粒、气泡和乳化程度等。本发明不仅可以检测油液污染状态，还可以帮助优化润滑系统整体设计，提升监测点位置的优化选择，油路优化设计等。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种能够用于在线监测油液质量的装置，包括壳体、视频探头、LED模组、透视镜片、控制电路，其中视频探头、LED模组和透视镜片同轴安装于壳体内，透视镜片一端为油液接触端，视频探头和LED模组位于透视镜片另一端，视频探头和LED模组分别与控制电路连接。

更进一步地，还包括视频显示器，控制电路与视频显示器连接。

更进一步地，LED模组由不同波长的LED芯片间隔安装于环形PCB板上构成。

更进一步地，LED模组安装于壳体端面与透视镜片之间；或者LED模组集成安装于视频探头内部。

更进一步地，透视镜片采用平面或曲面镜片，视频探头与透视镜片之间填充有光波导材料，透视镜片表面设有光学增透膜。

更进一步地，壳体内还安装有温度传感器，温度传感器与控制电路连接。

更进一步地，壳体的端部还设有检测腔体，透视镜片位于壳体和检测腔体之间，检测腔体四周壁面上开设有通孔供油液进出。

更进一步地，透视镜片的油液接触端上，和/或检测腔体的油液接触底壁上设置有标准宽度刻线，用于比对和计算检测对象的尺寸大小。

更进一步地，壳体为柱塞式结构，外壁面上设置有连接螺纹，用于直接安装于被测油液的油路管道上。

本发明的一种能够用于在线监测油液质量的检测方法，包括以下步骤：

S1、将监测装置直接安装于油路管道中，被测油液流过透视镜片表面；

S2、控制电路控制LED模组按照设定的程序交替发出不同波长的补光，补光通过透视镜片照射到流经透视镜片的油液；

S3、采集并存储设备每次更换新油后正常工作下的润滑油视频图像作为初始参考图像，并记录相关参数；

S4、定期采集润滑油的视频图像，同时测量润滑油的温度数据，在视频显示器上存储，分析并上传；

S5、视频显示器对采集的视频图像进行实时智能分析，识别被测油液内气泡和固体颗粒并与标准宽度刻线比对，分析其运动速度及轨迹以获得气泡或固体颗粒的数量、形态及大小信息；

S6、视频显示器对比分析视频图像与初始参考图像的变化，以获得油液的性能变化信息；

S7、视频显示器对测量数据进行趋势和报警值分析；

以上S5、S6、S7步骤可分别单独应用监测；或综合步骤S5、S6、S7的结果，综合判断被测油液的污染程度和被测设备的工作状态。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的监测装置，不需要另外设置旁路取样，可以直接接入被测油液的油路管道上，在不改变油液正常流动形态的情况下，在设备正常工作使用的油路管道里获取油液原始工作状态下的动态视频图像，实现实时监测，且测量准确度明显提升，测量信息能够真实反映油液的实际状态。

(2)本发明的监测装置，采用不同波长的补光，对油液中不同检测对象产生不同的成像灵敏度和质量，从而获得被测油液更准确的测量信息。

(3)本发明的检测方法，应用简单便利，不仅可以检测油液污染状态，还可以帮助优化润滑系统整体设计，提升监测点位置的优化选择，油路优化设计等。

附图说明

图1为本发明中的直插式视频监测装置的结构示意图；

图2为本发明中LED模组安装于视频探头内的视频监测装置结构示意图；

图3为本发明中没有检测腔体的视频监测装置结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、壳体；101、探头压板；200、视频探头；300、光波导材料；400、透视镜片；500、检测腔体；501、通孔；600、LED模组；700、温度传感器；800、控制电路；900、视频显示器。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种能够用于在线监测油液质量的装置，如图1所示，包括壳体100、视频探头200、LED模组600、透视镜片400和控制电路800，其中视频探头200、LED模组600和透视镜片400同轴安装于壳体100内，透视镜片400一端为油液接触端，视频探头200和LED模组600位于透视镜片400另一端，视频探头200和LED模组600分别与控制电路800连接。具体地，本实施例中还可包括视频显示器900，控制电路800与视频显示器900连接。其中，壳体100内还安装有温度传感器700，如PT100，温度传感器700与控制电路800连接。

本实施例中控制电路800可也设置于壳体100内部，如图1方位所示，视频探头200的左侧安装端部还设有探头压板101，用于稳定安装视频探头200。具体地，壳体100的内壁上设有用于抵靠卡合视频探头200的台阶，视频探头200的右端抵靠在该台阶上，左端则通过探头压板101抵靠压紧，探头压板101可通过螺钉紧固在壳体100内壁上，从而实现对视频探头200的稳定安装。视频探头200亦可采用其他方式安装固定，在此不再赘述。

具体地，本实施中壳体100的端部设有检测腔体500，透视镜片400位于壳体100和检测腔体500之间，检测腔体500内部设有供油液流动的检测腔，且检测腔体500四周壁面上开设有通孔501供油液进出。当油液从检测腔体500内部流过时，即从透视镜片400的一端流过。视频探头200和透视镜片400之间的距离为L，调整L的大小，使得视频探头200的焦距位于检测腔内。本实施例中壳体100和检测腔体500可采用金属材质或其他材质。如图1所示，壳体100可采用柱塞式结构，外壁面上设置有连接螺纹，用于直接安装于被测油液的油路管道上，且安装面上还设有密封圈。

本实施例中LED模组600由不同波长的LED芯片间隔安装于环形PCB板上构成，LED模组600安装于壳体100端面与透视镜片400之间。透视镜片400采用平面镜片，视频探头200与透视镜片400之间填充有如透明胶等光波导材料300，透视镜片400表面设有光学增透膜，以减少光线在传输到视频探头200前在各个界面的反射强度。透视镜片400的油液接触端上，和/或检测腔体500的油液接触底壁上设置有标准宽度刻线，如10微米、20微米和50微米，用于比对和计算检测对象的尺寸大小。

本实施例中控制电路800通常包括微处理器、电源电路、测量电路和LED控制电路，具体电路设置为行业内常用技术，在此不再赘述。控制电路800完成温度测量、LED模组600的控制和视频数据的传输，视频显示器900可以显示、存储视频图像和测量数据，并通过有线或无线的方式传输到后台进行分析。

利用上述监测装置，本实施例的检测方法，具体包括以下步骤：

S1、将监测装置直接安装于油路管道中，被测油液流过透视镜片400表面；即直接将壳体100配合安装于油路管道中，被测油液通过检测腔体500流经透视镜片400表面；

S2、控制电路800控制LED模组600按照设定的程序交替发出不同波长的补光，补光通过透视镜片400照射到流经透视镜片400的油液；

S3、采集并存储设备每次更换新油后正常工作下的油液视频图像作为初始参考图像，并记录相关参数；

S4、定期采集油液的视频图像，同时测量油液的温度数据，在视频显示器900上存储，分析并上传；

S5、视频显示器900对采集的视频图像进行实时智能分析，识别被测油液内气泡和固体颗粒并与标准宽度刻线比对，分析其运动速度及轨迹以获得气泡或固体颗粒的数量、形态及大小信息；

S6、视频显示器900对比分析视频图像与初始参考图像的变化，以获得油液的性能变化信息；

S7、视频显示器900对测量数据进行趋势和报警值分析；

以上S5、S6、S7步骤可分别单独应用监测；或综合步骤S5、S6、S7的结果，综合判断被测油液的污染程度和被测设备的工作状态。

利用本实施例的监测装置进行在线检测，可以直接接入被测油液的油路管道上，不需要另外设置旁路取样，在不改变油液正常流动形态的情况下，在设备正常工作使用的油路管道里获取油液原始工作状态下的动态视频图像，实现实时监测，且测量准确度明显提升，测量信息能够真实反映油液的实际状态。且能够测量分析油液的多项特性参数，整体操作便利，成本较低，实际应用中具有巨大前景。

实施例2

本实施例的一种能够用于在线监测油液质量的装置，基本同实施例1，所不同的是，如图2所示，本实施例中LED模组600安装于视频探头200内部，形成集成式的视频探头200，安装应用更加方便，有助于降低应用成本。

实施例3

本实施例的一种能够用于在线监测油液质量的装置，基本同上述实施例，所不同的是，在某些应用环境中，被测量的油路管道直径较小，此时可如图3所示，不安装检测腔体500，直接在壳体100端部安装透视镜片400，油液直接流经透视镜片400表面。同理，透视镜片400的油液接触端上设置有标准宽度刻线，用于比对和计算检测对象的尺寸大小。

实施例4

本实施例的一种能够用于在线监测油液质量的装置，基本同上述实施例，所不同的是，为加大视窗角度，透视镜片400可采用曲面镜片，如图3所示为采用凸面镜；实践中根据实际应用需求，亦可采用凹面镜或平面镜。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：包括壳体(100)、视频探头(200)、LED模组(600)、透视镜片(400)、控制电路(800)，其中视频探头(200)、LED模组(600)和透视镜片(400)同轴安装于壳体(100)内，透视镜片(400)一端为油液接触端，视频探头(200)和LED模组(600)位于透视镜片(400)另一端，视频探头(200)和LED模组(600)分别与控制电路(800)连接。

2.根据权利要求1所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：还包括视频显示器(900)，控制电路(800)与视频显示器(900)连接。

3.根据权利要求1所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：LED模组(600)由不同波长的LED芯片间隔安装于环形PCB板上构成。

4.根据权利要求1所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：LED模组(600)安装于壳体(100)端面与透视镜片(400)之间；或者LED模组(600)集成安装于视频探头(200)内部。

5.根据权利要求1所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：透视镜片(400)采用平面或曲面镜片，视频探头(200)与透视镜片(400)之间填充有光波导材料(300)，透视镜片(400)表面设有光学增透膜。

6.根据权利要求1所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：壳体(100)内还安装有温度传感器(700)，温度传感器(700)与控制电路(800)连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：壳体(100)的端部还设有检测腔体(500)，透视镜片(400)位于壳体(100)和检测腔体(500)之间，检测腔体(500)四周壁面上开设有通孔(501)供油液进出。

8.根据权利要求7所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：透视镜片(400)的油液接触端上，和/或检测腔体(500)的油液接触底壁上设置有标准宽度刻线，用于比对和计算检测对象的尺寸大小。

9.根据权利要求7所述的一种能够用于在线监测油液质量的装置，其特征在于：壳体(100)为柱塞式结构，外壁面上设置有连接螺纹，用于直接安装于被测油液的油路管道上。

10.一种能够用于在线监测油液质量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将监测装置直接安装于油路管道中，被测油液流过透视镜片(400)表面；

S2、控制电路(800)控制LED模组(600)按照设定的程序交替发出不同波长的补光，补光通过透视镜片(400)照射到流经透视镜片(400)的油液；

S3、采集并存储设备每次更换新油后正常工作下的润滑油视频图像作为初始参考图像，并记录相关参数；

S4、定期采集润滑油的视频图像，同时测量润滑油的温度数据，在视频显示器(900)上存储，分析并上传；

S5、视频显示器(900)对采集的视频图像进行实时智能分析，识别被测油液内气泡和固体颗粒并与标准宽度刻线比对，分析其运动速度及轨迹以获得气泡或固体颗粒的数量、形态及大小信息；

S6、视频显示器(900)对比分析视频图像与初始参考图像的变化，以获得油液的性能变化信息；

S7、视频显示器(900)对测量数据进行趋势和报警值分析；

以上S5、S6、S7步骤可分别单独应用监测；或综合步骤S5、S6、S7的结果，综合判断被测油液的污染程度和被测设备的工作状态。

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