一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的制作方法

本实用新型属于重载齿轮箱磨损状态监测技术领域，涉及一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统。

背景技术：

目前，机械领域内，由于各类机械设备尤其是齿轮等核心工作部件，都是在密闭的结构里工作，很难通过直接观察了解其内在的工作状态。如果设备的内在实时工况和状态出现问题，就会存在较大的安全隐患。如果不能提前采取必要的处理手段和措施，就有可能造成更大的经济及人身安全的损失。另外，现阶段一些设备管理还是以定期检修和更换为主，包括润滑油、轴承等经常动作的部件，基本就作为损耗件常年定期更换。传统的以检查、检测和检修为目的的设备管理，主要还是依赖于人工目视、耳闻、手摸等较为原始的检查方法，有时也辅助以必要的实验室仪器仪表进行检测，但这些方法都存在耗时、耗工、效率低下的问题。 另外这两年国家在装备制造智能化不断的提出新的要求，对许多行业大型设备，如大型油田装备、大型工程机械、大型冶金装备、大型化工装备等，都具备相当高的制造能力，但国产高端成套专用控制系统或优化系统的制造能力仍然较差，针对工业设备齿轮箱的运行状态、磨损状态进行采集和分析，我们设计了一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统，在实际应用中取得了良好的效果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于研制一种具备对重负荷齿轮箱磨损状态的信息获取、磨粒成像、图像比对分析、结果分析及异常磨损预警功能的实时连续采集系统，即：一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统。

本实用新型的技术方案是：一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统，包括：循环动力部分、信息获取部分、数据分析部分、控制部分；信息获取部分与控制部分连接，数据分析部分与控制部分连接，控制部分与循环动力部分连接，环动力部分与信息获取部分连接。

循环动力部分包括：循环动力泵、流量传感器、缓冲罐 、压缩空气罐、电动三通阀I 、电动三通阀II ；循环动力泵和流量传感器连接，流量传感器和缓冲罐 连接，电动三通阀I 分别和缓冲罐 、压缩空气罐连接，电动三通阀II 和信息获取部分连接。

信息获取部分包括：精密石英管路、高速摄像头、数据缓存部分、磨粒吸附部分 ；精密石英管路分别与高速摄像头、磨粒吸附部分 连接，高速摄像头与数据缓存部分连接。

数据分析部分包括：数据库、工业PC机；控制部分包括：ARM数据采集卡、固态继电器；ARM数据采集卡分别和工业PC机固态继电器连接，工业PC机和数据库连接。

本实用新型采用上述技术方案后可达到如下的有益效果：

（1）实现了对重载荷齿轮箱齿轮异常磨损的实时监测,得到齿轮箱在做功过程中的异常磨损的图像和特征；（2）系统信息收集对象以润滑油为载体，并且采用闭路循环，不影响设备的正常运行；（3）系统收集信息时通过光学方法进行实施，采集完相关参数后润滑油重新返回油箱，在整个监测过程中对油品不进行任何破坏性检测；（4）采用ARM芯片组作为采集卡，完成数据的获取、控制、传输等功能；（5）系统具备自学习功能，通过一段时间的数据获取，可以根据相应的规则建立相对应的特征库，具备自动识别功能，可以对设备的运行起到一定的预警和故障分析作用。

附图说明

图1为本实用新型一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的工作原理示意框图；

图2为本实用新型一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的循环动力部分结构示意框图；

图3为本实用新型一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的信息获取部分结构示意框图；

图4为本实用新型一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的数据分析部分、控制部分结构示意框；

图5为本实用新型一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统的工作流程示意框图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体技术方案。如图1所示，一种在用齿轮箱磨损颗粒成像连续采集系统，包括：循环动力部分1、信息获取部分2、数据分析部分3、控制部分4；控制部分4分别与循环动力部分1、数据分析部分3、信息获取部分2连接。控制部分4根据系统运行的规则分别向循环动力部分1、信息获取部分2发出指令，系统开始运转，信息获取部分2将收集到的数据通过控制部分4发送给数据分析部分3。控制部分4根据数据分析部分3反馈回来的信息对整个系统进行自动处理。数据分析部分3具备数据进行计算，显示、存储及其它处理功能。

如图2～3所示，循环动力部分1包括：循环动力泵5、流量传感器6、缓冲罐 7、压缩空气罐8、电动三通阀I 9、电动三通阀II 10；信息获取部分2包括：精密石英管路11 、高速摄像头12、数据缓存部分13、磨粒吸附部分 14；循环动力泵5和流量传感器6连接负责根据控制部分4的指令执行输送油样和计算油样的动作，流量传感器6和缓冲罐 7连接，负责油样中磨粒的缓冲和搅拌作用，电动三通阀I 9分别和缓冲罐 7、压缩空气罐8连接，负责执行油样和压缩空气的切换动作，其中压缩空气罐8主要负责精密石英管路11中磨粒沉积的冲刷，三通阀I 9和精密石英管路11连接，精密石英管路11做为透光性较好的材质主要起获取磨粒图像时的载体作用，精密石英管路11分别和高速摄像头12及磨粒吸附部分 14连接，高速摄像头12起图像获取作用，磨粒吸附部分 14起降低磨粒流速为高速摄像头12创造良好拍摄条件的作用。

图4中所示为本实用新型信号采集控制部分控制原理示意图。数据分析部分3包括：数据库16、工业PC机17；控制部分4包括：ARM数据采集卡15、固态继电器18；ARM数据采集卡15分别和工业PC机17固态继电器18连接，工业PC机17和数据库16连接。ARM数据采集卡15负责将高速摄像头12获取的信息进行回收，工业PC机17负责将ARM数据采集卡15传输的数据进行存储、解析、以及按照数据库中存储的规则向ARM数据采集卡15发出相关指令等。固态继电器18做为动作执行部件，主要对循环动力泵5、电动三通阀I 9、电动三通阀II 10进行动作控制，数据库16主要是负责数据的存储、系统运行规则的存储。

图5中所示循环动力泵5、流量传感器6、电动三通阀I 9、电动三通阀II 10、高速摄像头12、磨粒吸附部分 14为执行部件；其中循环动力泵5为系统获取监测油样，流量传感器6主要控制进入系统油样量，测算单位体积内磨粒浓度和含量百分比。电动三通阀I 9主要控制进入精密石英管路11的介质，精密石英管路11中沉积磨粒颗粒较多时，切换压缩空气罐8进行吹扫。电动三通阀II 10主要具备自动取样功能。高速摄像头12、磨粒吸附部分 14负责油样中磨粒的拍照。固态继电器18为动作部件，主要通过供电控制执行部件。ARM数据采集卡15、数据库16、工业PC机17共同组成控制逻辑部分，首先工业PC机17通过访问数据库将数据库中预存的相关规则调用，根据规则按照通讯协议将指令发送给ARM数据采集卡15，ARM数据采集卡15接受到指令后通过集成的IO输出口控制固态继电器18，固态继电器18控制执行部件开始工作。高速摄像头12和流量传感器6将获取的数据直接发送到ARM数据采集卡15，ARM数据采集卡15将数据传送给工业PC机17，工业PC机17对数据进行解析、存储、显示，并根据解析后的数据开始进入自学习过程，按照既定的规则达到要求后生成上下阈值，实现其预警功能。