CN208140527U - 一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，显微镜图像传感器通过接口安装在显微镜的第三目上；三轴运动平台水平安装于显微镜的物镜正下方，旋转式铁谱仪谱片放置于三轴运动平台上，且位于显微镜的物镜正下方；显示分析模块经图像采集卡与显微镜图像传感器相连，显示分析模块还连接驱动控制板卡，驱动控制板卡经电机驱动器与三轴运动平台连接。此系统可提高旋转式铁谱仪谱片上磨粒图像采集效率，减少操作人员工作量，能够获取整张谱片磨粒的图像信息，减少图像分析的偶然误差，提高铁谱图像分析的可靠性。

Description

一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统

技术领域

本实用新型属于铁谱分析技术领域，特别涉及一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统。

背景技术

铁谱分析技术在航空、石油、交通、煤炭、机械、军工等诸多领域有着广泛的应用和发展。目前，铁谱分析主要采用直读式铁谱仪、分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪三种分析仪器。直读式铁谱仪是利用高梯度强磁场作用，使磨粒沉积于玻璃管内壁上，根据透射过玻璃管的光强度来分析沉积磨粒，但只能获取磨粒的体积信息。分析式铁谱仪和旋转式铁谱仪都是通过制成铁谱片供进一步观察分析，以获取磨粒的形貌、尺寸、颜色、浓度、种类等大量信息。其中旋转式铁谱仪制得的谱片沉积面积大，沉积的磨粒密度较低，一定程度上改善了磨粒邻近和叠加的现象，特别适用于污染和磨损较为严重的油样。

铁谱分析主要有定性分析方法与定量分析方法，这两种方法均需借助配套仪器才能实现。定性分析方法是利用铁谱分析仪器将检测油样制成谱片，通过显微镜直接观测磨粒，获得形貌、尺寸、颜色等特征参数，但其准确性受分析人员的经验丰富程度限制，且对分析人员的熟练度要求较高；定量分析方法通过特定的在线或离线检测仪器，直接获取磨粒的浓度、数量、尺寸分布等定量信息，再利用函数分析法、趋势分析法等方法判断设备运行状态。

传统的铁谱分析过程中，工作人员通过显微镜分析谱片上的磨粒，手动调节选取磨粒观测视场，借助数码相机完成图像采集，一张旋转式铁谱仪谱片有上千个观测视场，因此操作人员需根据磨粒的等几率沉积规律构建常用磨屑群以减少采集视场数量，但采集工作量仍然较大，易造成操作人员因长时间观测而引起的视觉疲劳，采集效率低。此外，整个分析过程由于采集的磨粒视场数量少，磨粒信息采集存在随机性，经磨粒图像分析得到的设备运行状态判断结果存在较大偶然误差。同时，测量完的谱片需小心保存，作为设备运行状态信息的原始档案，当监测设备状态出现异常时，操作人员需要通过显微镜对已测谱片进行定性分析，进一步判断问题原因。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其可提高旋转式铁谱仪谱片上磨粒图像采集效率，减少操作人员工作量，能够获取整张谱片磨粒的图像信息，减少图像分析的偶然误差，提高铁谱图像分析的可靠性。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，包括采集模块、驱动控制模块和显示分析模块，其中，采集模块包括显微镜、显微镜图像传感器和图像采集卡，显微镜图像传感器通过接口安装在显微镜的第三目上；

所述驱动控制模块包括旋转式铁谱仪谱片、三轴运动平台、电机驱动器和驱动控制板卡，其中，三轴运动平台水平安装于显微镜的物镜正下方，旋转式铁谱仪谱片放置于三轴运动平台上，且位于显微镜的物镜正下方；

所述显示分析模块经图像采集卡与显微镜图像传感器相连，显示分析模块还连接驱动控制板卡，驱动控制板卡经电机驱动器与三轴运动平台连接。

上述旋转式铁谱仪谱片形成三环磨粒沉积圈，显微镜400×放大倍率下各环磨粒径向宽度能够由3个观测视场完全覆盖。

上述旋转式铁谱仪谱片采用55mm×55mm×0.2mm的透明载玻片作为基片。

上述显微镜采用双光源显微镜。

上述显微镜图像传感器采用CCD或CMOS图像传感器。

采用上述方案后，本实用新型能自动采集谱片上不同位置的磨粒图像，提高磨粒图像采集效率，减少操作人员工作量，能够获取整张谱片磨粒的图像信息，减少图像分析的偶然误差，提高铁谱图像分析的可靠性，以数字化图像存储保存设备运行状态原始信息，简化了谱片磨粒信息保存方式，方便操作人员进行铁谱定性分析。

附图说明

图1是本实用新型旋转式铁谱仪谱片图像采集系统的结构示意图；

图2是本实用新型中旋转式铁谱仪谱片内环、中环、外环磨粒沉积圈及观测视场分布示意图；

其中，(A)是图2的局部放大图；

图3是本实用新型中显微镜观测视场在谱片内环、中环、外环上采集磨粒图像的运动路径示意图；

图4是本实用新型旋转式铁谱仪谱片图像采集方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的技术方案及有益效果进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，包括采集模块、驱动控制模块和显示分析模块，下面分别介绍。

所述采集模块包括显微镜1、显微镜图像传感器2和图像采集卡3，其中，显微镜1可采用双光源显微镜，显微镜图像传感器2可采用CCD或CMOS图像传感器，所述显微镜图像传感器2通过接口安装在双光源显微镜1的第三目上。

所述驱动控制模块包括旋转式铁谱仪谱片8、三轴运动平台7、电机驱动器6和驱动控制板卡5，其中，三轴运动平台7水平安装于显微镜1的物镜正下方，旋转式铁谱仪谱片8放置于三轴运动平台7上，且位于显微镜1的物镜正下方。

所述显示分析模块为PC机4，经图像采集卡3与显微镜图像传感器2相连，PC机4还连接驱动控制板卡5，驱动控制板卡5经电机驱动器6与三轴运动平台7连接。

如图2所示，旋转式铁谱仪谱片8采用55mm×55mm×0.2mm的透明载玻片作为基片，旋转式铁谱仪制取的谱片上形成三环磨粒沉积圈，各环磨粒沉积区域的宽度大约为1mm，内环9的内侧半径为5mm，中环10的内侧半径为9mm，外环11的内侧半径为14mm，显微镜400×放大倍率的观测视场12的直径为0.55mm，3个视场形成的覆盖区域13能够完全覆盖一环磨粒沉积圈的径向宽度。

如图3所示，将内环9、中环10、外环11三环磨粒沉积圈都均分为径向宽度相等的三圈圆周采集区域，分别是内圈14、中圈15和外圈16，可以在保证所有磨粒图像均被采集的前提下所采集的图像数量最少，对内圈14进行磨粒图像采集的显微镜观测视场12移动路径如图3(a)所示，对中圈15进行磨粒图像采集的显微镜观测视场12移动路径如图3(b)所示，对外圈16进行磨粒图像采集的显微镜观测视场12移动路径如图3(c)所示。

如图4所示，采用本实用新型的一种旋转式铁谱仪谱片图像采集方法，PC机4控制三轴移动平台7进行旋转式铁谱仪谱片图像自动采集，并显示、存储、裁剪观测视场12下的磨粒图像，拼接出三环磨粒沉积圈的磨粒图像，以数字化图像存入图像数据库，具体步骤如下：

1)利用对角线法确定一张旋转式铁谱仪谱片8的几何中心，通过镊子将其置于三轴运动平台7的中部，PC机4控制三轴运动平台7移动，使谱片8的几何中心与PC机4观测视场中心重合，记录三轴运动平台7的绝对位置坐标，并将其设置为谱片采集的原点；

2)设置显微镜观测视场12复位至谱片采集原点，PC机4实时显示显微镜观测视场位置坐标及当前图像；

3)如图3(a)所示，显微镜观测视场12由原点出发，移动至内环9内圈14，三轴运动平台7的Z轴运动，调整图像聚焦，然后由磨粒沉积圈的内侧依次采集内圈14、中圈15、外圈16三圈圆周区域的磨粒图像，依次存储、裁剪每个观测视场12下的图像，获取每张图像与相邻图像未重叠的磨粒图像区域，拼接未重叠的磨粒图像区域合成内环9磨粒沉积圈的整环磨粒图像；

4)如图3(b)所示，显微镜观测视场12移动至中环10内圈14，调整三轴运动平台7的Z轴，实现中环10磨粒的图像聚焦，然后由磨粒沉积圈的内侧依次采集内圈14、中圈15、外圈16三圈圆周区域的磨粒图像，依次存储、裁剪每个观测视场12下的图像，获取每张图像与相邻图像未重叠的磨粒图像区域，拼接未重叠的磨粒图像区域合成中环10磨粒沉积圈的整环磨粒图像；

5)如图3(c)所示，显微镜观测视场12移动至外环11内圈14，调整三轴运动平台7的Z轴，实现中环10磨粒的图像聚焦，然后由磨粒沉积圈的内侧依次采集内圈14、中圈15、外圈16三圈圆周区域的磨粒图像，依次存储、裁剪每个观测视场12下的图像，获取每张图像与相邻图像未重叠的磨粒图像区域，拼接未重叠的磨粒图像区域合成外环11磨粒沉积圈的整环磨粒图像；

6)显微镜观测视场12复位至原点，将内环9、中环10、外环11三环磨粒沉积圈的图像拼接成整张谱片磨粒图像，通过数字化图像存储将谱片磨粒信息存入图像数据库。

从磨粒图像采集效率上看，传统的铁谱分析过程中，工作人员通过显微镜分析谱片上的磨粒，手动调节选取磨粒观测视场，借助数码相机完成图像采集，一张旋转式铁谱仪谱片一般需选取24个不同视场进行图像捕捉，整个采集过程至少需10分钟，并且工作量较大，易造成操作人员因长时间观测而引起的视觉疲劳，本实用新型旋转式铁谱仪谱片图像采集系统实现谱片磨粒图像自动采集，提高了磨粒图像采集效率，减少了操作人员工作量。同时，传统铁谱分析过程由于采集的磨粒视场数量少，磨粒信息采集存在随机性，经磨粒图像分析得到的设备运行状态判断结果存在较大偶然误差，本实用新型旋转式铁谱仪谱片图像采集系统实现整张谱片磨粒图像采集、存储，减少图像分析的偶然误差，提高铁谱图像分析的可靠性，当设备状态出现异常时，操作人员可以直接调取谱片磨粒图像进行定性分析，无需通过显微镜对实际谱片进行定性分析。

以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其特征在于：包括采集模块、驱动控制模块和显示分析模块，其中，采集模块包括显微镜、显微镜图像传感器和图像采集卡，显微镜图像传感器通过接口安装在显微镜的第三目上；

所述驱动控制模块包括旋转式铁谱仪谱片、三轴运动平台、电机驱动器和驱动控制板卡，其中，三轴运动平台水平安装于显微镜的物镜正下方，旋转式铁谱仪谱片放置于三轴运动平台上，且位于显微镜的物镜正下方；

所述显示分析模块经图像采集卡与显微镜图像传感器相连，显示分析模块还连接驱动控制板卡，驱动控制板卡经电机驱动器与三轴运动平台连接。

2.如权利要求1所述的一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其特征在于：所述旋转式铁谱仪谱片形成三环磨粒沉积圈，显微镜400×放大倍率下各环磨粒径向宽度能够由3个观测视场完全覆盖。

3.如权利要求1所述的一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其特征在于：所述旋转式铁谱仪谱片采用55mm×55mm×0.2mm的透明载玻片作为基片。

4.如权利要求1所述的一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其特征在于：所述显微镜采用双光源显微镜。

5.如权利要求1所述的一种旋转式铁谱仪谱片图像采集系统，其特征在于：所述显微镜图像传感器采用CCD或CMOS图像传感器。