一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器

本发明涉及油液在线监测领域，具体涉及一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器。

背景技术：

1、机械设备在工作运转时会产生磨损颗粒，而磨损颗粒的大小以及浓度能够加速设备的老化与磨损，影响设备的正常运行，从而导致工厂经济效益的下降。因此，通过监测润滑油油液中携带的金属磨损颗粒来检查机械磨损的位置以及磨损程度，能够实现对机械设备的故障诊断与预警。传统离线监测的方法不具有实时性和同步性，不能及时反映油液中携带的金属磨损颗粒的含量，需要定期抽取油液样品进行检测。在线油液监测方法主要有图像式、超声波式和电感式等方法。其中图像式油液检测方法能够有效观察磨屑磨损状态区分设备磨损时期，但往往会受到润滑油液健康状态的限制；电感式油液磨屑检测方法成本低且可实现铁磁金属颗粒和非铁磁金属颗粒的区分，还能够检测金属污染物的尺寸，且具有结构简单，检测精度高等特点，但往往需要优化测试电路与改进数据算法抑制信号噪声，并且其容易产生磨屑信号混叠问题；并不能完全满足各类机械对于其关键零部件磨损状态的实时监测的实际需要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，该传感器能够根据磨屑的多维度形状特征与感应线圈信号，实现判断设备磨损状态的图像-电感原理油液在线监测。

2、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、所述传感器包括导磁壳体、进管接头、出管接头与透明流道；进管接头和出管接头分别安装在导磁壳体的左端口和右端口；透明流道置于导磁壳体内部，且透明流道的两端分别与进管接头和出管接头相连；所述传感器还包括光源与图像增强模块、光学成像模块、控制分析系统模块、电磁铁模块、感应线圈信号检测与处理模块；所述传感器工作时，润滑油从进管接头流入透明流道，并从出管接头流出，其中：

4、电磁铁模块，用于在透明流道上产生高梯度磁场，使润滑油磨屑被磁化并偏向透明流道上方运动；

5、感应线圈信号检测与处理模块，其包括设置在透明流道外表面的静磁场感应线圈和交变磁场感应线圈，以及外设的信号检测处理电路；用于检测并处理润滑油磨屑经过静磁场感应线圈和交变磁场感应线圈时的电信号；

6、光学成像模块，用于采集润滑油磨屑流经两个磁极之间的空隙处时产生的磨屑图像；

7、光源与图像增强模块，用于调节光学成像模块的成像目距，增强磨屑图像的图像质量；

8、控制分析系统模块，采用jetson tx2系列开发板利用深度学习算法处理光学成像模块采集的磨屑图像获得润滑油磨屑的大小、几何形状、粒径分布、表面纹理等多维度的视觉特征，通过多维度的视觉特征判断设备磨损状态，然后对设备磨损状态以及感应线圈信号检测与处理模块产生的电信号进行可视化操作，实现在线监测。

9、进一步的，所述导磁壳体的上表面设有一个预留圆形通道，在预留圆形通道的外围设有4个第一螺纹孔。

10、进一步的，所述光源与图像增强模块包括显微镜头、镜头座与反射光源；所述镜头座中开有一个贯穿的圆形内螺纹通道和4个贯穿的第二螺纹孔，其中圆形内螺纹通道的位置与预留圆形通道的位置相对应，且4个第二螺纹孔与4个第一螺纹孔一一对应；所述显微镜头安装在圆形通道上。

11、进一步的，所述显微镜头的外侧表面刻有与圆形内螺纹通道对应的外螺纹，通过内外螺纹将显微镜头安装在镜头座内部。

12、进一步的，光学成像模块包括cmos摄像头，所述cmos摄像头上设有4个贯穿的第三螺纹孔，且4个第三螺纹孔与4个第二螺纹孔一一对应；所述cmos摄像头放置在镜头座上方，采用4个固定螺栓依次穿过第三螺纹孔、第二螺纹和第一螺纹孔，使cmos摄像头和镜头座固定在导磁壳体上表面。

13、进一步的，电磁铁模块包括导磁块、磁极、线圈骨架与电磁铁线圈；所述导磁块为矩形体，且矩形体中间位置开有第一通孔；所述线圈骨架呈工字型，其中间位置开有第二通孔；导磁块与线圈骨架相接，磁极放置于第一通孔和第二通孔内。

14、进一步的，电磁铁线圈缠绕在线圈骨架的凹陷部位的外围。

15、进一步的，所述透明流道采用透明材料制备。

16、本发明的有益效果：

17、本发明综合利用图像和电感原理实现润滑油金属磨屑在线全流量监测，通过图像传感技术实现磨屑图像的采集与处理，且通过电感技术实现磨屑数量与磨屑颗粒材质的测量。图像式检测方法能够有效观察磨屑磨损状态区分设备磨损时期，但往往会受到润滑油液健康状态的限制；电感式磨屑检测方法成本低且可实现铁磁金属颗粒和非铁磁金属颗粒的区分，还能够检测金属污染物的尺寸，且具有结构简单，检测精度高等特点，但往往需要优化测试电路与改进数据算法抑制信号噪声且不能利用磨屑视觉特征进行判别磨损状态。将这两种技术结合的方式，能够改善图像传感技术与电感技术的缺陷，形成磨屑信息的实时获取与磨屑材质判别，实现判断设备磨损状态。

技术特征：

1.一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，所述传感器包括导磁壳体、进管接头、出管接头与透明流道；进管接头和出管接头分别安装在导磁壳体的左端口和右端口；透明流道置于导磁壳体内部，且透明流道的两端分别与进管接头和出管接头相连；所述传感器还包括光源与图像增强模块、光学成像模块、控制分析系统模块、电磁铁模块、感应线圈信号检测与处理模块；所述传感器工作时，润滑油从进管接头流入透明流道，并从出管接头流出，其中：

2.根据权利要求1所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，所述导磁壳体的上表面设有一个预留圆形通道，在预留圆形通道的外围设有4个第一螺纹孔。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，所述光源与图像增强模块包括显微镜头、镜头座与反射光源；所述镜头座中有一个贯穿的圆形内螺纹通道和4个贯穿的第二螺纹孔；其中圆形内螺纹通道的位置与预留圆形通道的位置相对应，且4个第二螺纹孔与4个第一螺纹孔一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，所述显微镜头的外侧表面刻有与圆形内螺纹通道对应的外螺纹，通过内外螺纹将显微镜头安装在镜头座内部。

5.根据权利要求3所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，光学成像模块包括cmos摄像头，所述cmos摄像头上设有4个贯穿的第三螺纹孔，且4个第三螺纹孔与4个第二螺纹孔一一对应；所述cmos摄像头放置在镜头座上方，采用4个固定螺栓依次穿过第三螺纹孔、第二螺纹和第一螺纹孔，使cmos摄像头和镜头座固定在导磁壳体上表面。

6.根据权利要求1所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，电磁铁模块包括导磁块、磁极、线圈骨架与电磁铁线圈；所述导磁块为矩形体，且矩形体中间位置开有第一通孔；所述线圈骨架呈工字型，其中间位置开有第二通孔；导磁块与线圈骨架相接，磁极放置于第一通孔和第二通孔内。

7.根据权利要求6所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，电磁铁线圈缠绕在线圈骨架的凹陷部位的外围。

8.根据权利要求1所述的一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器，其特征在于，所述透明流道采用透明材料制备。

技术总结
本发明涉及油液在线监测领域，具体涉及一种基于图像和电感原理的润滑油金属磨屑在线全流量监测传感器；所述传感器包括导磁壳体、进管接头、出管接头与透明流道；进管接头和出管接头分别安装在导磁壳体的左端口和右端口；透明流道置于导磁壳体内部，且透明流道的两端分别与进管接头和出管接头相连；所述传感器还包括光源与图像增强模块、光学成像模块、控制分析系统模块、电磁铁模块、感应线圈信号检测与处理模块；本发明能够实现判断设备磨损状态的图像‑电感原理油液在线监测。

技术研发人员：范斌,王连富,刘勇,冯松,王占云,李豫明,阮宏宝
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15