[发明专利]油液磨粒在线监测方法及系统

说明书

技术领域

本发明的油液磨粒在线监测系统实时监测机器油液中的磨粒浓度和磨粒尺寸、数量与种类，为磨损状态判断、故障诊断和视情维修提供理论依据，属于机器磨损状态监测与故障诊断领域。

背景技术

油液磨粒分析是磨损状态监测的重要手段。目前油液磨粒离线检测技术已发展得比较成熟，有铁谱分析技术、光谱分析技术、颗粒计数器等，它们分别从磨粒类别、成分、尺寸与磨粒数统计等方面给出油液样品中磨粒的信息。但是离线检测需要取样，分析周期长，成本高，分析结果具有一定的滞后性。现有的油液磨粒在线监测传感器一般只适合大磨粒检测，如加拿大GasTops公司生产的油液磨粒监测器MetalSCAN仅适合尺寸在70um以上的磨粒监测，而且价格非常昂贵。另外，磨粒在线监测传感器一般只能给出油液中磨粒浓度的信息，提供磨损状态预警信号，仅能区别铁磁性颗粒和非铁磁性颗粒，无法确定磨粒的具体类型，难以准确确定磨损程度以及进行磨损机理分析与磨损定位。

发明内容

本发明针对油液磨粒离线检测技术和现有在线监测技术的不足，设计了一种基于静电和显微图像相结合的油液磨粒在线监测系统。该系统适合5um以上的磨粒在线监测，而且系统成本相对较低。

一种机器油液磨粒在线监测方法，其特征在于：

利用油液磨粒带有净电荷，且带电磨粒浓度越大静电信号越强这一原理，监测机器的磨损状况；

在线提取油液及其磨粒静电信号，利用油液背景和油液磨粒静电信号的频域特性差别进行去噪处理，得到油液磨粒静电信号；通过油液磨粒静电信号判断油液中磨粒的浓度，当磨粒浓度高于给定阈值时，提供预警信号；

通过实验和理论分析建立磨损监测对象的磨粒静电信号阈值曲线；

该方法还依次包括磨粒图像采集、磨粒图像处理和磨粒识别几个过程；

其中磨粒图像处理具体方法如下：对磨粒图像进行灰度化处理；利用匀速直线运动模糊图像恢复模型进行图像恢复；进行包含低通滤波、图像增强、阈值分割和图像形态学滤波几个过程在内的预处理；提取磨粒特征参数；

其中磨粒识别具体方法如下：根据磨粒图像处理后提取的磨粒特征参数，按照铁谱磨粒的识别体系进行自动识别，其识别体系为层次识别法：

(1)、首先应用统计分析方法以傅氏细长度和傅氏凹度两个形状参数将切削磨粒提取出来；

(2)、然后依据磨粒主轴尺寸大小，用统计分析方法将剩下的磨粒划分为小磨粒和大磨粒；

(3)、小磨粒划分为正常磨粒和球状磨粒，利用的特征参数为面积、等效直径、体态比三个几何参数，及傅氏周长、傅氏面积、傅氏圆形度、傅氏细长度、傅氏散射度、傅氏凹度和傅氏形心偏心度八个形状参数；

(4)、对于大磨粒，首先根据颜色参数划分出氧化物磨粒，剩下的磨粒可以划分为严重滑动磨粒、层状磨粒和疲劳剥块；

(5)、对于严重滑动磨粒、层状磨粒和疲劳剥块这三类磨粒，利用几何参数、矩参数、形状参数、结构参数、颜色参数、纹理参数和分形参数共七类特征参数进行分类。

一种机器油液磨粒在线监测系统，其特征在于：

包括还包括油液进样子系统、磨粒图像在线采集分析子系统和磨粒静电在线监测子系统；

所述油液进样子系统包括：泵、另一微量泵、分流器件、油液管道和油液分析芯片；其中油液分析芯片由基片和盖片构成，基片上刻有矩形微管道，盖片上设有与矩形微管道连通的进油孔和出油孔；

所述磨粒图像在线采集分析子系统包括：所述油液分析芯片、显微镜(11)、透射光源、反射光源和工业数字摄像机；

所述磨粒静电在线监测子系统依次由静电传感器、电荷放大器和动态信号测试分析仪组成；

上述静电传感器由油液流过的绝缘管、紧贴绝缘管外壁的电极、罩于电极及绝缘管外侧的屏蔽罩和填充于屏蔽罩与绝缘管之间的绝缘体构成；

上述动态信号测试分析仪实时提取油液中磨粒的静电信号以判断油液中磨粒浓度，当磨粒浓度高于给定阈值时，提供预警信号。