一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，包括圖像采集裝置、鏡頭座、調焦機構、LED環(huán)形反射光源及雙色超薄LED背光源，圖像采集裝置通過鏡頭座套接固定于調焦機構的上部，調焦機構的底部通過螺紋與鐵譜中的油液流道相連，LED環(huán)形反射光源與調焦機構中的螺紋鏡筒固定連接，雙色超薄LED背光源與鐵譜中油液流道的沉積玻片相粘結。本發(fā)明通過調焦機構分別調節(jié)物距和像距，校正鏡頭焦距誤差，可實現1.8倍的固定倍率鐵譜成像，同時，采用LED環(huán)形反射光源可以提供高亮度、均勻照明，雙色超薄LED背光源作為透射光源，照明范圍大，可以實現全視場鐵譜成像，具有體積小，成像質量高，易于磨粒視覺特征信息提取的特點。
【專利說明】一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種設備磨損顆粒監(jiān)測裝置成像系統(tǒng)，具體涉及一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]鐵譜技術通過對在用潤滑油中的鐵磁性磨粒進行有序沉積和分析，監(jiān)測裝備的運行狀態(tài)與磨損趨勢，判斷磨損機理，實現裝備早期故障預防，減小故障損失，具有性能穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強等諸多優(yōu)點。鐵譜油液監(jiān)測技術分為離線鐵譜和在線鐵譜監(jiān)測技術，離線鐵譜分析是一種非實時監(jiān)測方式，需要將裝備潤滑油送到實驗室，使用分析鐵譜儀制成譜片后在鐵譜顯微鏡下人工分析，或使用直讀鐵譜儀獲取有序沉積磨粒的特征數值，油液損耗較大，油液取樣過程控制嚴格、代表性油樣獲取難度大、分析周期長，各環(huán)節(jié)受到人的影響因素多，分析結果實時性，客觀性和準確性難以保證。在線鐵譜監(jiān)測技術在不停機狀態(tài)下，對潤滑油中的磨粒進行連續(xù)自動取樣，并進行相應的信號處理，在線實時有效地撲捉裝備磨損信息，分析判斷裝備的工作狀態(tài)，以克服人為因素影響和由此而產生的狀態(tài)節(jié)點誤判，磨損數據可信度高，其眾多優(yōu)勢已使得該技術成為研究的重點，而備受關注。
[0003]已有的在線鐵譜裝置，通常是對鐵磁性磨粒進行有序沉積并提取相關信息，而無需獲取鐵譜圖像，類似于離線鐵譜監(jiān)測所用的直讀鐵譜儀。專利“在線數字圖像型電磁永磁混合勵磁鐵譜傳感器(200510041894.X)”和“短沉積距離圖像型在線鐵譜裝置與方法(200610041773.X) ”，實現了裝備潤滑油磨粒的在線有序沉積以及沉積磨粒譜圖像的獲取，但受到安裝空間的限制，使得成像裝置由于鏡頭焦距誤差而放大倍率改變，導致成像模糊，同時反射光源和透射光源光強低，照度不均勻，影響鐵譜成像的清晰度。另外，由于透射光源安裝在沉積磁極的工作氣隙正下方，限制了透射光下鐵譜圖像成像范圍，使其僅能獲得沉積磁極之間主工作氣隙內的磨粒鐵譜圖像信息，而無法獲得氣隙兩側沉積磁極部位不透光區(qū)域的磨粒圖像信息。因此，現有的在線圖像可視鐵譜成像范圍小、質量差，導致圖像處理難度大，磨粒特征信息提取困難，影響了磨粒百分覆蓋面積指數(IPCA)計算與磨損狀態(tài)監(jiān)測的準確性和可靠性。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)體積小，成像質量高，易于磨粒視覺特征信息的提取。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)包括圖像采集裝置、鏡頭座、調焦機構、LED環(huán)形反射光源及雙色超薄LED背光源，圖像采集裝置通過鏡頭座套接固定于調焦機構的上部，調焦機構的底部通過螺紋與鐵譜中的油液流道相連，LED環(huán)形反射光源與調焦機構中的螺紋鏡筒固定連接，雙色超薄LED背光源與鐵譜中油液流道的沉積玻片相粘結。
[0006]所述圖像采集裝置為M12接口 C⑶或CMOS圖像器件。[0007]所述調焦機構包括套筒、光學調焦筒、物鏡螺筒、螺紋鏡筒及鏡頭，LED環(huán)形反射光源固定于螺紋鏡筒內，螺紋鏡筒的下端通過螺紋與鐵譜中的油液流道相連接，螺紋鏡筒的上端與物鏡螺筒的下端密封固定連接，鏡頭下端安裝于物鏡螺筒內，鏡頭上端的側面設有外螺紋，光學調焦筒的下端設有與所述外螺紋相配合的內螺紋，光學調焦筒的下端套接于物鏡螺筒內，水晶濾光片粘接于鏡頭的上端，套筒的下端套接于光學調焦筒內，套筒的上端與圖像采集裝置通過鏡頭座固定連接。
[0008]還包括單片機控制電路及上位機，單片機控制電路與上位機相連接，圖像采集裝置的輸出端與上位機相連接；
[0009]所述LED環(huán)形反射光源為圓形結構，LED環(huán)形反射光源包括陶瓷電路板，陶瓷電路板上印制有銀漿電路及焊盤，焊盤上焊接有八個顯色指數大于80、光通量大于IOLm的第一白光LED，其中，四個第一白光LED串聯連接形成的串聯電路與另外四個第一白光LED串聯連接形成的串聯電路并聯連接后通過銀漿電路及導線與單片機控制電路相連接。
[0010]所述雙色超薄LED背光源包括第二白光LED、綠光LED以及表面帶有均光擴散膜的導光板，導光板粘結固定于沉積玻片下方，油液流道下表面的中部開設有槽，雙色超薄LED背光源內嵌于所述槽內，所述槽的兩側開設有導線槽，導線穿過所述導線槽將第二白光LED及綠光LED與單片機控制電路相連接。
[0011]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0012]本發(fā)明所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)通過調焦機構分別調節(jié)物距和像距，校正鏡頭焦距誤差，提高成像質量，可實現1.8倍的固定倍率鐵譜成像，同時通過LED環(huán)形反射光源為磨粒鐵譜成像提供高亮度、高均勻性的反射光，另外，以雙色超薄LED背光源作為透射光源，這樣不僅不增加沉積區(qū)域距沉積磁極的高度，又避免了沉積磁極的遮擋，增大了沉積區(qū)域照明范圍，實現了全視場鐵譜成像，增強了磨粒視覺特征信息的獲取能力，在LED環(huán)形反射光源與雙色超薄LED背光源的同時作用下，實現對磨粒形態(tài)、顏色等視覺特征信息的實時提取。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的局部剖視圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的調焦機構11裝配圖；
[0015]圖3為本發(fā)明的陶瓷電路板13-1電路印刷板圖；
[0016]圖4為本發(fā)明的油液流道7底部結構圖；
[0017]圖5為本發(fā)明的鐵譜圖像采集系統(tǒng)原理圖；
[0018]圖6為本發(fā)明的大磨粒譜片；
[0019]圖7為本發(fā)明的小磨粒譜片。
[0020]其中，I為單片機控制電路、2為圖像采集裝置、3為套筒、4為光學調焦筒、5為螺紋鏡筒、6為物鏡螺筒、7為油液流道、8為沉積玻片、9為沉積磁極、10為雙色超薄LED背光源、11為調焦機構、12為鏡頭、13為LED環(huán)形反射光源、14為水晶濾光片、15為螺動泵、16為上位機、7-1為通孔、7-2為導線槽、10-1為導光板、10-2為綠光LED、10_3為第二白光LED、
13-1為陶瓷電路板、13-2為第一白光LEDU3-11為銀漿電路、13-12為焊盤?！揪唧w實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述:
[0022]參考圖1，本發(fā)明所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)包括圖像采集裝置2、鏡頭座、調焦機構11、LED環(huán)形反射光源13及雙色超薄LED背光源10，圖像采集裝置2通過鏡頭座套接固定于調焦機構11的上部，調焦機構11的底部通過螺紋與鐵譜中的油液流道7相連，LED環(huán)形反射光源13與調焦機構11中的螺紋鏡筒5固定連接，雙色超薄LED背光源10與鐵譜中油液流道7的沉積玻片8相粘結。
[0023]參考圖2，需要說明的是，所述圖像采集裝置2為M12接口 CXD或CMOS圖像器件。所述調焦機構11包括套筒3、光學調焦筒4、物鏡螺筒6、螺紋鏡筒5及鏡頭12，LED環(huán)形反射光源13固定于螺紋鏡筒5內，螺紋鏡筒5的下端通過螺紋與鐵譜中的油液流道7相連接，螺紋鏡筒5的上端與物鏡螺筒6的下端密封固定連接，鏡頭12下端安裝于物鏡螺筒6內，鏡頭12上端的側面設有外螺紋，光學調焦筒4的下端設有與所述外螺紋相配合的內螺紋，光學調焦筒4的下端套接于物鏡螺筒6內，水晶濾光片14粘接于鏡頭12的上端，套筒3的下端套接于光學調焦筒4內，套筒3的上端與圖像采集裝置2通過鏡頭座固定連接。
[0024]參考圖3及圖5，本發(fā)明還包括單片機控制電路I及上位機16，圖像采集裝置2的輸出端與上位機16相連接；上位機16與單片機控制電路I通過RS232串口相連接，所述LED環(huán)形反射光源13為圓形結構，LED環(huán)形反射光源13包括陶瓷電路板13_1，陶瓷電路板
13-1上印制有銀漿電路13-11及焊盤13-12，焊盤13-12上焊接有八個顯色指數大于80、光通量大于IOLm的第一白光LED13-2，其中，四個第一白光LED13-2串聯連接形成的串聯電路與另外四個第一白光LED13-2串聯連接形成的串聯電路并聯連接后通過銀漿電路13-11及導線與單片機控制電路I相連接。
[0025]參考圖4，所述雙色超薄LED背光源10包括第二白光LED10-3、綠光LED10-2以及表面帶有均光擴散膜的導光板10-1，導光板10-1使用黑白或黑銀雙面膠粘結固定于沉積玻片8下方，疊加厚度為0.9-1.3mm,油液流道7下表面的中部開設有槽，雙色超薄LED背光源10內嵌于所述槽內，所述槽的兩側開設有導線槽7-2，導線穿過所述導線槽7-2將第二白光LED10-3及綠光LED10-2與單片機控制電路I相連接。所述油液流道7的底部兩端開設有通孔7-1，螺釘依次穿過所述通孔7-1將油液流道7與沉積磁極9固定連接。
[0026]本發(fā)明的具體工作過程為:
[0027]所述上位機16通過單片機控制電路I使雙色超薄LED背光源10及LED環(huán)形反射光源13工作，蠕動泵15使油液流入到油液流道7的油腔內，當油液進入沉積磁極9上方的沉積區(qū)域時，油液中的鐵磁性磨粒在高梯度磁場作用下產生有序沉積，雙色超薄LED背光源10及LED環(huán)形反射光源13形成的透射或反射光照亮磨粒沉積區(qū)域，待油液中無氣泡產生時，然后通過調節(jié)物鏡螺筒6及光學調焦筒4來調節(jié)物距和像距，從而使圖像采集裝置2獲得清晰、放大的磨粒鐵譜圖像信號，磨粒鐵譜圖像信號輸入到上位機16上，用戶即可通過上位機16來實時的查看所述磨粒鐵譜圖像。
[0028]所述調焦機構11可以分別調節(jié)物距和像距，保證鏡頭12焦距存在誤差時放大倍率不變，為觀測沉積磨粒，需要成像放大倍率大于1，1.8倍率鐵譜成像的實現方法是:首先，順時針調節(jié)光學調焦筒4直至不能繼續(xù)轉動為止，然后轉動物鏡螺筒6，使得螺紋鏡筒5同時發(fā)生轉動，以改變物距，使鏡頭12前緣與磨粒譜面之間的距離為16mm，此時鐵譜圖像較為模糊，需要逆時針調節(jié)光學調焦筒4，使得像距增大至30mm，由于調焦機構11中各部件加工與裝配誤差原因，這時鐵譜圖像的焦平面尚不在圖像采集裝置2的感光靶面上，需要對光學調焦筒4和物鏡螺筒6繼續(xù)進行微調，使圖像焦平面與圖像采集裝置2的感光靶面重合，從而實現1.8倍的固定倍率鐵譜成像。合理的光學調焦方法有利于增強鐵譜圖像成像質量，提高磨粒視覺特征信息提取的準確性與可靠性。
[0029]參考圖6與圖7，為本發(fā)明成像系統(tǒng)所獲取的雙色超薄LED背光源10作用下的大、小磨粒譜片，其圖像清晰度高，圖片中的磨粒清晰可辨，有利于磨粒特征信息的提取。
【權利要求】
1.一種在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集裝置(2)、鏡頭座、調焦機構(11)、LED環(huán)形反射光源(13)及雙色超薄LED背光源(10)，圖像采集裝置(2)通過鏡頭座套接固定于調焦機構(11)的上部，調焦機構(11)的底部通過螺紋與鐵譜中的油液流道(7)相連，LED環(huán)形反射光源(13)與調焦機構(11)中的螺紋鏡筒(5)固定連接，雙色超薄LED背光源(10)與鐵譜中油液流道(7)的沉積玻片(8)相粘結。
2.根據權利要求1所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集裝置⑵為M12接口 CXD或CMOS圖像器件。
3.根據權利要求1所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述調焦機構(11)包括套筒(3)、光學調焦筒(4)、物鏡螺筒(6)、螺紋鏡筒(5)及鏡頭(12)，LED環(huán)形反射光源(13)固定于螺紋鏡筒(5)內，螺紋鏡筒(5)的下端通過螺紋與鐵譜中的油液流道(7)相連接，螺紋鏡筒(5)的上端與物鏡螺筒(6)的下端密封固定連接，鏡頭(12)下端安裝于物鏡螺筒(6)內，鏡頭(12)上端的側面設有外螺紋，光學調焦筒(4)的下端設有與所述外螺紋相配合的內螺紋，光學調焦筒(4)的下端套接于物鏡螺筒(6)內，水晶濾光片(14)粘接于鏡頭(12)的上端，套筒(3)的下端套接于光學調焦筒(4)內，套筒(3)的上端與圖像采集裝置(2)通過鏡頭座固定連接。
4.根據權利要求1所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，其特征在于，還包括單片機控制電路⑴及上位機(16)，單片機控制電路⑴與上位機(16)相連接，圖像采集裝置(2)的輸出端與上位機(16)相連接；所述LED環(huán)形反射光源(13)為圓形結構，LED環(huán)形反射光源(13)包括陶瓷電路板(13-1)，陶瓷電路板(13-1)上印制有銀漿電路(13-11)及焊盤(13-12)，焊盤(13-12)上焊接有八個顯色指數大于80、光通量大于IOLm的第一白光LED(13-2)，其中， 四個第一白光LED(13-2)串聯連接形成的串聯電路與另外四個第一白光LED(13-2)串聯連接形成的串聯電路并聯連接后通過銀漿電路(13-11)及導線與單片機控制電路⑴相連接。
5.根據權利要求4所述的在線圖像可視鐵譜成像系統(tǒng)，其特征在于，所述雙色超薄LED背光源(10)包括第二白光LED (10-3)、綠光LED (10-2)以及表面帶有均光擴散膜的導光板(10-1)，導光板(10-1)粘結固定于沉積玻片⑶下方，油液流道(7)下表面的中部開設有槽，雙色超薄LED背光源(10)內嵌于所述槽內，所述槽的兩側開設有導線槽(7-2)，導線穿過所述導線槽(7-2)將第二白光LED (10-3)及綠光LED(10_2)與單片機控制電路(I)相連接。
【文檔編號】G01N15/00GK103983543SQ201410206588
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】毛軍紅, 李博, 謝友柏 申請人:西安交通大學