專利名稱：一種用于油液中污染與磨損顆粒顯微圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與采集的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的用于油液中污染與磨損顆粒顯微圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與采集的裝置， 屬于機(jī)械工程中污染與磨損顆粒顯微實(shí)時(shí)檢測(cè)。二、 背景技術(shù)在潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中，磨損是不可避免的，為保證潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓系統(tǒng) 的正常運(yùn)行，就要及時(shí)知道油液的狀況，捕捉到尚未發(fā)生的事故隱患，保障設(shè)備 的安全運(yùn)行，避免支付昂貴的修理費(fèi)用，減少損失停工修理時(shí)間，降低維修成本。 現(xiàn)在的油液分析主要有原子發(fā)射光譜分析、原子吸收光譜分析、鐵譜分析、顆粒 計(jì)數(shù)器、磁性柱塞等?，F(xiàn)主要分析下后三種方式。鐵譜分析是通過鐵譜儀在實(shí)驗(yàn) 室內(nèi)實(shí)現(xiàn)，就是在潤(rùn)滑系統(tǒng)或液壓系統(tǒng)中定期取樣，在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過油樣的預(yù)處理、 制譜、讀譜等，才能分析磨損顆粒成分大小，形貌分布，研究磨損機(jī)理。但這種 信息的必須經(jīng)有經(jīng)驗(yàn)的專家來分析判斷，這樣檢測(cè)時(shí)間耗時(shí)很長(zhǎng)且誤差大，主觀 影響多，屬于離線檢測(cè)。顆粒計(jì)數(shù)器是采用光電記數(shù)法測(cè)量固定體積油液內(nèi)磨粒 的大小和數(shù)量，判定設(shè)備污染程度。這種方法不能區(qū)分磨損顆粒和其他污染物， 不能識(shí)別磨粒類型，儀器相對(duì)昂貴。該方法主要是易遺漏重要的故障信息，但可 以實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)。磁性柱塞就是通過殼體下腔裝有電磁鐵吸附油液中的鐵磁性物 質(zhì)與隔膜上，在電磁鐵上貼有霍爾元件，穿過霍爾元件的磁通量發(fā)生改變時(shí)，感 應(yīng)電壓也響應(yīng)改變，當(dāng)達(dá)到預(yù)定電壓或時(shí)間時(shí)，電磁鐵斷電釋放鐵磁性磨粒，電 磁鐵再次通電進(jìn)行下一次監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)油液中鐵磁物質(zhì)的連續(xù)測(cè)量。它是分析顆粒 的大小和形貌，從而判斷磨損情況，其缺點(diǎn)是無法分析非鐵磁性物質(zhì)，耗時(shí)長(zhǎng)。三、 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠在現(xiàn)場(chǎng)油路中隨時(shí)監(jiān)測(cè)潤(rùn)滑系統(tǒng)和液壓 系統(tǒng)磨損和污染的工況，實(shí)施在線和離線兩種模式的油液中污染與磨損顆粒顯微 圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與釆集的裝置。本實(shí)用新型包括第一高亮度LED光源、第二高亮度LED光源、第一光源聚光 透鏡、第二光源聚光透鏡、半反半透45°棱鏡、微流場(chǎng)傳感器、顯微鏡頭、數(shù)字 CCD圖像傳感器、調(diào)焦裝置、總體支架、棱鏡定位套筒、顯微鏡頭支架套筒、微 流場(chǎng)傳感器支架套筒，其中第一高亮度LED光源和第一光源聚光透鏡均安裝在散 熱器內(nèi)圓孔中，第一光源聚光透鏡與第一高亮度LED光源相對(duì)應(yīng)，接收第一高亮 度LED光源發(fā)射的光線，所述的散熱器嵌裝在微流場(chǎng)傳感器支架套筒下
端的內(nèi)圓齄上，微流場(chǎng)傳感器置于微流場(chǎng)傳感器支架套筒的中心通孔中，調(diào)焦裝 置下端的外圓壁與微流場(chǎng)傳感器支架套筒上端內(nèi)圓壁相連,調(diào)焦裝置上端的外圓 壁與顯微鏡支架套筒下端的內(nèi)圓壁相連，顯微鏡頭置于調(diào)焦裝置的內(nèi)圓中，顯微 鏡頭的頭部與微流場(chǎng)傳感器相對(duì)應(yīng)，顯微鏡頭的底部裝在顯微鏡支架套筒的內(nèi)圓 底部中央，總體支架下端內(nèi)圓壁與顯微鏡支架套筒上端的外圓壁相連，棱鏡定位 套筒置于總體支架下端的內(nèi)圓內(nèi)，該棱鏡定位套筒下端部與顯微鏡支架套筒上端 部相連，半反半透45。棱鏡同樣置于總體支架的內(nèi)圓內(nèi)與棱鏡定位套筒上端部相 連，裝有第二高亮度LED光源和第二光源聚焦透鏡的散熱器安裝在總體支架的 右側(cè)上，與半反半透45"棱鏡的4『傾斜面相連，數(shù)字CCD圖像傳感器裝在總體 支架上端與總體支架的通孔相通。 有益效果1、 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析油液中的各類金屬、非金屬、聚合物和膠體等污染物和顆 粒，最小分辨率達(dá)l"m。2、 具有顆粒計(jì)數(shù)器(污染監(jiān)測(cè))和顆粒分析的雙重功能，并實(shí)現(xiàn)信息融合 監(jiān)測(cè)與故陣診斷；3、 可以離線或在線監(jiān)測(cè)分析，適合基地、實(shí)驗(yàn)室、艦船或野戰(zhàn)場(chǎng)合使用。4、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低。5、 測(cè)量精度高，數(shù)據(jù)重現(xiàn)性誤差< 2%。四、
圖1為油液中污染與磨損顆粒顯微圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與釆集裝置總結(jié)構(gòu)圖。 圖中1、 2為髙亮度LED光源，3a、 3b為光源聚光透鏡，4、半反半透45 °棱鏡，5、微流場(chǎng)傳感器，6、顯微鏡頭，7、數(shù)字CCD圖像傳感器，8、調(diào)焦裝 置，9、總體支架，10、棱鏡定位套筒，U、顯微鏡頭支架套筒，12、微流場(chǎng)傳 感器支架套筒。五具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的實(shí)例結(jié)合附圖做進(jìn)一步說明。如圖h該裝置由雙路高亮度LED光源、聚光透鏡、半反半透45。棱鏡、微 流場(chǎng)傳感器、顯微鏡頭、數(shù)字CCD圖像傳感器、調(diào)焦裝置以及支架等部分組成。 各部分均釆用螺紋聯(lián)接。其中調(diào)焦裝置喪有兩斷反向螺紋，旋轉(zhuǎn)該旋鈕可移動(dòng)顯 微物鏡距微流場(chǎng)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)0.5ym—5ram范圍內(nèi)的焦距調(diào)節(jié)，在其兩端連接套筒上設(shè)有兩顆沉頭螺釘，用以調(diào)焦后位置固定。半反半透棱鏡由圓柱玻璃 切割而成，其斜切面與軸線呈45°角并鍍膜，形成半反半透面；底面上設(shè)有三 個(gè)呈120°分布的球形突起，裝入支架套筒后與支架上相同分布的球形凹坑相匹 配，用以周向定位。具體的監(jiān)測(cè)過程如下；雙路高亮度LED光源經(jīng)聚光透鏡發(fā)出高亮度平行白 光。其中一路作為透射光， 一路經(jīng)半反半透45°棱鏡4反射后穿過顯微物鏡照 射到樣品表面。待監(jiān)測(cè)油液從微流場(chǎng)傳感器流過，在透射光和反射光的照射下， 油液中污染和磨損顆粒經(jīng)25倍顯微鏡頭放大成像，調(diào)焦裝置8設(shè)有兩斷反向螺 紋，旋轉(zhuǎn)該旋鈕可移動(dòng)顯微物鏡距微流場(chǎng)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)0.5nm—5ram范圍 內(nèi)的焦距調(diào)節(jié)，用以清晰成像。油液中顆粒的顯微圖像穿過棱鏡，由數(shù)字CCD 圖像傳感器進(jìn)行圖像采集，并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行圖像分析和識(shí)別。對(duì)采集到的油液顆粒圖像，可根據(jù)式(1)計(jì)算出污染和磨損顆粒的等效園 直徑。式中，^ = #2 (2)其中比例系數(shù)k為物鏡的標(biāo)定系數(shù)，即單位像素點(diǎn)距所代表的物體的實(shí)際長(zhǎng) 度(ym) , A。為顆粒投影閉合曲線的面積式中 (Xi, y,)為第i點(diǎn)像素的坐標(biāo)； n為掃描歩數(shù)。根據(jù)計(jì)算出的顆粒等效圓直徑，可得到與顆粒計(jì)數(shù)器具有兼容性或同等效力 的污染度值的結(jié)果。還可結(jié)合顆粒圖像分析和識(shí)別，進(jìn)一步對(duì)機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷。
權(quán)利要求1.一種用于油液中污染與磨損顆粒顯微圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與采集的裝置，其特征在于；包括第一高亮度LED光源(1)、第二高亮度LED光源(2)、第一光源聚光透鏡(3a)、第二光源聚光透鏡(3b)、半反半透45°棱鏡(4)、微流場(chǎng)傳感器(5)、顯微鏡頭(6)、數(shù)字CCD圖像傳感器(7)、調(diào)焦裝置(8)、總體支架(9)、棱鏡定位套筒(10)、顯微鏡頭支架套筒(11)、微流場(chǎng)傳感器支架套筒(12)，其中第一高亮度LED光源(1)和第一光源聚光透鏡(3a)均安裝在散熱器內(nèi)圓孔中，第一光源聚光透鏡(3a)與第一高亮度LED光源(1)相對(duì)應(yīng)，接收第一高亮度LED光源(1)發(fā)射的光線，所述的散熱器嵌裝在微流場(chǎng)傳感器支架套筒(12)下端的內(nèi)圓壁上，微流場(chǎng)傳感器(5)置于微流場(chǎng)傳感器支架套筒(12)的中心通孔中，調(diào)焦裝置(8)下端的外圓壁與微流場(chǎng)傳感器支架套筒(12)上端內(nèi)圓壁相連，調(diào)焦裝置(8)上端的外圓壁與顯微鏡支架套筒(11)下端的內(nèi)圓壁相連，顯微鏡頭(6)置于調(diào)焦裝置(8)的內(nèi)圓中，顯微鏡頭(6)的頭部與微流場(chǎng)傳感器(5)相對(duì)應(yīng)，顯微鏡頭(6)的底部裝在顯微鏡支架套筒(11)的內(nèi)圓底部中央，總體支架(9)下端內(nèi)圓壁與顯微鏡支架套筒(11)上端的外圓壁相連，棱鏡定位套筒(10)置于總體支架(9)下端的內(nèi)圓內(nèi)，該棱鏡定位套筒(10)下端部與顯微鏡支架套筒(11)上端部相連，半反半透45°棱鏡(4)同樣置于總體支架(9)的內(nèi)圓內(nèi)與棱鏡定位套筒(10)上端部相連，裝有第二高亮度LED光源(2)和第二光源聚焦透鏡(3b)的散熱器安裝在總體支架(9)的右側(cè)上，與半反半透45°棱鏡(4)的45°傾斜面相連，數(shù)字CCD圖像傳感器(7)裝在總體支架(9)上端與總體支架(9)的通孔相通。
專利摘要一種用于油液中污染與磨損顆粒顯微圖像實(shí)時(shí)觀測(cè)與采集的裝置，屬于機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置。該裝置包括第一、第二兩個(gè)高亮度LED光源(1、2)，第一、第二兩個(gè)光源聚光透鏡(3a、3b)、半反半透45°棱鏡(4)、微流場(chǎng)傳感器(5)、顯微鏡頭(6)、數(shù)字CCD圖像傳感器(7)、調(diào)焦裝置(8)、總體支架(9)、棱鏡定位套筒(10)、顯微鏡頭支架套筒(11)、微流場(chǎng)傳感器支架套筒(12)?？蓪?shí)時(shí)采集和分析油液中的污染和磨損顆粒，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備磨損狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障診斷。
文檔編號(hào)G01N21/94GK201051080SQ20072003826
公開日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者曹愈遠(yuǎn), 李艷軍, 毛國(guó)強(qiáng), 王小進(jìn), 陸亦彬 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)