[发明专利]一种基于视频获取的润滑油磨粒在线监测与分析方法

说明书

技术领域

本发明属于机械系统磨损状态在线监测领域，涉及机器设备磨损颗粒的在线监测与分析，特别涉及一种基于视频获取的润滑油磨粒在线监测与分析方法。

背景技术

设备磨损状态监测是保障机械设备安全运行、减少故障停机事故、降低维修成本的前提和基础。当前，设备磨损状态监测的方法主要有：无损探伤、振动监测和油液监测等。而油液监测技术以其独特的优势越来越受到人们的青睐和倾力发展的有效方法。

近年来，随着在线油液监测领域的发展，大量的学者基于各种不同的理化原理（电参数测量、磁参数测量、光学、X射线原理等），提出了多种在线油液监测方法。日本学者Itomi等人基于电阻测量原理提出了一款“Oil check sensor”(公开号：JP2002286697)磨粒传感器，其实现了磨粒浓度的量化。美国海军研究所给予光学原理开发的LaserNet Fines光学磨粒监测仪，可以测定5-100μm的磨粒，但不能区分金属和非金属磨粒，而且对于尺度类似的磨粒无法实现形态特征的区分。后来又有大量学者基于红外原理提出了傅里叶红外光谱监测技术，可以实现不同元素磨粒的区分，但是该法算法复杂，成本高昂。近年来，一种能够实现对磨粒直接观测的技术——铁谱图像技术，得以迅速发展。

当前在铁谱技术领域主要涉及离线铁谱与在线铁谱两种分析方法。离线铁谱图像技术，获取的图像清晰，分析结果较为准确。由于状态监测的实时性需求，在线铁谱技术在近年来得以迅速地推广，但由于传感器技术的限制，在线图像相对于离线图像而言存在着分辨率低等不足，不过，随着传感器制造技术的发展，在线油液监测的效果正向离线方式靠近。西安交通大学在近年来提出了若干项关于铁谱图像技术监测装置与方法的发明专利：1.“在线监测铁谱仪”（专利号：01240347.4）；2.“在线数字图像型电磁永磁混合励磁铁谱传感器”（公开号：CN1673733）；3.“一种短沉积距离图像型在线铁谱装置与方法”（公开号：CN100365413C）；4.“在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法”（公开号：CN102288524A）。其中，“短沉积距离图像型在线铁谱装置与方法”（公开号：CN100365413），通过电脑在线控制沉积参数（励磁功率和油液流量），改善了设备的实时可控制性。但是，在采样过程中，随着沉积时间增加，磨粒逐渐增多而发生堆叠；同时，由于磁场的介入，铁磁颗粒会产生“成链”现象，导致磨粒浓度指数（Index of Particle Coverage Area，IPCA）无法准确计算，而且磨粒间的磁吸附作用使得单个磨粒的特征监测也无法准确实现。专利“在线图像可视铁谱无堆叠沉积磨粒浓度指数监测方法”（公开号：CN102288524A）通过计算机控制磁势，分别沉积小磨粒与大磨粒，并在沉积过程中不断计算沉积磨粒浓度指数（IPCA）的增长以判断沉积是否饱和，以临近饱和之前图像作为分析对象，有效的避免了由于磨粒过长时间沉积导致的堆叠现象，在一定程度上提高了沉积磨粒浓度指数（IPCA）的计算精度。但是，该方法仍然存在以下几点不足：使用电磁场沉积磨粒，磨粒“成链”现象尚无消除，因此无法真正实现单个磨粒特征诸如形状、尺寸的提取。

综上所述，当前的在线磨粒监测与分析方法存在以下不足：

1.由于磨粒的“成链”、“粘连”等现象导致磨粒浓度的计算精度并不高。

2.采集大磨粒时，由于磁势增强，电磁吸附力不及流体冲刷力作用明显，在大磨粒图像中必然存在小磨粒，而且在大磁势下小磨粒也会成链堆积。

3.无法实现对于非铁磁性颗粒的图像采集与分析。

4.磨粒沉积耗时较长，所获得的磨粒图像并不是真正意义的实时运行状态下监测的图像。

由于上述不足，当前的传感器对磨粒的监测精度、实时性、信息的全面性等能力尚有待提高。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于视频获取的润滑油磨粒在线监测与分析方法，实现了设备磨损状况的实时性和连续性在线监测。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于视频获取的润滑油磨粒在线监测与分析方法，包括以下步骤：