一种油液磨粒分析仪
技术领域
本发明属于设备磨损状态监测领域，涉及一种油液磨粒分析仪。
背景技术
机械设备中各零部件之间摩擦损耗是不可避免都会产生的，机械运行过程中产生的磨粒和一些外来污染物会导致摩擦副润滑状态劣化，进而形成磨损，最终造成设备故障或损坏。为及时监控机械内部磨损情况，现场多采用铁谱分析方法对机械内部油液中所包含的磨粒进行分析，通过获取磨粒形态以及数量信息，可及时获知机械内部零部件的磨损状态。通常带来磨损的磨粒粒径范围在几微米至几百微米之间，一般对于小粒径磨粒的检测和分析是很困难的，常见多采用分析式铁谱仪实现，但这需要具备较高专业知识的操作人员经过复杂步骤和较长时间才能完成，难以大范围推广使用；而采用电感等其它原理则很难实现对几十微米以下磨粒的检测分析，在精密机械广泛应用的背景下应用范围有较大的局限性。由于机械设备长时间运转后，内部起润滑作用的油液会浑浊，或者油液本身是深颜色状态，因此在进行铁谱分析时，往往需要预先对油液进行专门的处理，也带来繁琐、实效性差的问题。
中国专利文献CN100365410C公开了一种在线数字图像型电磁永磁混合励磁铁谱传感器，包括铁心、线圈和磁极，其中线圈套装在铁心上，在铁心上固定有磁极，在两块铁心的间隙中设置有永久磁铁，在磁路中至少设置一个辅助工作气隙，在磁极中间留有主工作气隙，磁极的主工作气隙中安装有导光玻璃，在磁极中间安装有平板光源，平板光源与磁极以及导光玻璃相连接；磁极上安装有流道，流道内有镜头，镜头与一个或多个CMOS图像传感器相连，CMOS图像传感器连接在印刷电路板上，印刷电路板上有输出端口。该装置通过混合励磁方式和CMOS图像传感器的使用，减小在线铁谱传感器的体积和功耗，并能够实时获取磨损磨粒的铁谱图像信息。但是该装置中仅能针对透明油液进行铁谱检测，若油液浑浊或非透明，则该装置无法对磨粒进行在线检测，其使用条件受限，检测过程中油液会检测结果造成影响。
中国专利文献CN109900600A公开了一种在线智能检测式铁谱分析仪及其检测方法，其特征是：待测油液通过进油接口、进油法兰、输油管、二位二通阀和出油管进入超声波振荡器，与四氯乙烯混合，基片由齿条推板推至制谱套后，开启磁场，混合油液流过基片，完成制谱，由齿条推板将谱片推至照相台，完成铁谱的识别和存储，再向超声波振荡器中注入四氯乙烯并使其流过制谱套，完成清洗；通过比对放置基片数目和循环次数控制所有动作的执行与停止。该分析仪可有效地开展铁谱分析的在线智能检测工作，该分析仪虽然对磨粒进行了清洗，但一方面，该装置中检测和清洗需要在不同机构中进行，设备体积较大，另一方面由于清洗完毕后磨粒与谱片之间存在残留液滴，会对检测的结果造成影响，精确度较低，而如果等清洗剂完全挥发则耗时较长，设备检测效率较低。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明公布了一种油液磨粒分析仪，该装置中将控制元件、蠕动泵、阀门以及检测单元集成为一体，并通过结构布局，使部件之间紧凑连接，实现了磨粒检测设备小型化和集成化，缩小了现有检测设备的体积，使之搬运使用更方便。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种油液磨粒分析仪，包括第一壳体、蠕动泵、夹管阀和检测单元，所述蠕动泵、夹管阀和检测单元均位于第一壳体内部，其中所述检测单元固定于第一壳体的内表面，所述检测单元用于对油液中的磨粒特征进行数据采集；所述蠕动泵位于检测单元侧方，且所述蠕动泵与第一壳体固定连接，所述蠕动泵用于对管路内流体交替进行挤压和释放来泵送流体；所述夹管阀位于蠕动泵的侧方，所述夹管阀与第一壳体内表面固定连接，所述夹管阀用于控制管路通断，
所述夹管阀设有至少一个清洗液连接口、至少一个样品油液连接口以及至少一个出液口，其中所述清洗液连接口上连接有清洗管路的一端，所述清洗管路的另一端连通存储有清洗液的存储容器；所述样品油液连接口上连接有样品油管路的一端，所述样品油管路的另一端连通存储有样品油液的存储容器；所述出液口连通有出液管路的一端，所述出液管路的另一端连通检测单元；其中所述蠕动泵位于出液管路上，且所述蠕动泵对出液管路内流体交替进行挤压和释放来泵送流体进入检测单元；
所述检测单元包括封装壳体和检测组件，其中所述封装壳体包括上盖板、下盖板和第二壳体，所述上盖板连接于第二底面的顶面，所述下盖板连接于第二壳体的底面，所述下盖板与第一壳体固定连接；所述检测组件位于封装壳体的内部，且所述检测组件底部与下盖板固定连接；所述检测组件中包括检测体、光学成像组件以及磁性组件，所述检测体上设有两个油孔和导液通道，所述油孔分别位于导液通道两端，且所述油孔与导液通道保持连通；所述检测体上其中一个油孔与出液管路连通，另一个油孔连通有废液管路；所述检测体顶面设有检测孔，所述检测孔内套设有所述光学成像组件，所述检测体的底面与磁性组件固定连接。
进一步的，所述第一壳体包括前面板、后面板、底板和上盖，其中所述底板水平放置，所述前面板与底板的一侧边连接，所述前面板倾斜设置；所述后面板与底板的相对侧边连接，所述后面板垂直于底板；所述上盖为一侧设有开口的矩形框结构，所述上盖与前面板、底板、后面板连接构成一个内部中空的封闭壳体结构。
进一步的，所述第一壳体的前面板呈弧形表面，且弧形表面上设有用于人机交互操作的显示屏组件。
进一步的，所述第一壳体的内部设有供电组件和控制组件，其中所述供电组件和控制组件均靠近所述屏幕组件固定连接于第一壳体内部的底面，所述供电组件用于存储外接电源通入的电流以及向第一壳体内部的其他组件进行供电。
进一步的，所述控制组件包括工控主板、D/A控制板和主板支架，其中所述主板支架呈L形，所述主板支架上水平侧与第一壳体固定连接，所述主板支架上竖直侧设有多个支柱固定孔，每个支柱固定孔上连接有一个固定支柱；所述工控主板与D/A控制板相对平行设置于主板支架上竖直侧的两侧，且所述工控主板与D/A控制板分别通过多个固定支柱连接固定于主板支架，并且所述工控主板的侧面设有散热翅片。
进一步的，所述第一壳体的后侧面设有电气接口组件，所述电气接口组件中包括电源接口、USB接口以及网络接口，其中所述电源接口与供电组件电连接，所述电源接口用于向供电组件通入外界电源；所述USB接口、网络接口分别与工控主板采用信号线连接，所述USB接口用于向设备内部存取数据信息以及连接外部设备，所述网络接口用于网络数据传输通讯。
进一步的，所述第一壳体的侧面设有油接组件，所述油接组件中设有至少一个清洗液接口、至少一个样品油液接口以及至少一个废液接口，其中所述清洗液接头与清洗管路保持连通，所述样品油液接口样品油管路保持连通，所述废液接口废液管路保持连通。
进一步的，所述光学成像组件内设有采集镜头、采集相机、内套、环形光源以及相机固定板，其中所述采集镜头安装于采集相机上，所述环形光源位于采集镜头的端部，所述环形光源下方设有呈环形的匀光板，所述匀光板、环形光源通过内套安装于采集镜头上；所述相机固定板呈T形结构，所述采集相机、检测体分别与相机固定板连接，所述相机固定板保持采集镜头、采集相机、内套以及环形光源之间的相对位置固定。
进一步的，所述检测体的底面设有条形的导液通道，所述导液通道呈阶梯形结构，其中所述导液通道中最上层设有透明的导流基片，最下层设有不透明的背景基片，所述导流基片与背景基片之间设有用于液体介质流动的流动空间。
本发明同现有技术相比，具有如下优点：
1)本发明中的油液磨粒分析仪通过对油液样品的自动快速处理、自动高精度磨粒制谱、磨粒识别分析和状态评判算法，既能完成磨粒特征参数的定量计算，也可采集保存磨粒谱图进行直观定性分析，并且能够实现磨损变化趋势的分析判断，功能上更加全面完善；能实现优于十微米的磨粒检测识别粒径范围，且操作便捷，对使用人员无特殊技能要求，因此相比现有技术具有显著的综合比较优势。
2)本发明中的油液磨粒分析仪集成进油管路和清洗管路为一体，通过控制切换连通检测单元的管路，实现样品油液和清洗液交替注入检测单元，从而在磨粒检测过程中通过清洗液对样品油液中的磨粒进行清洗，将样品油液与磨粒进行分离，该装置提高了检测单元对磨粒的形态特征采集效率，并且检测过程中磨粒置于清洗液中进行检测，可避免清洗液或样品油液与磨粒分离后，谱片上磨粒四周残留的液滴对磨粒识别的干扰，进而影响检测结果的准确性，另外该装置不受样品油液透明度、颜色和光学特性等的影响，通用性更好。
3)本发明中的油液磨粒分析仪将控制元件、蠕动泵、阀门以及检测单元集成为一体，并通过结构布局，使部件之间紧凑连接，实现了磨粒检测设备小型化和集成化，缩小了现有检测设备的体积，使之搬运更方便，此外设备中检测单元采用密闭壳体进行封装，使外界环境与检测单元分隔，可避免外界环境影响相机采集结果，进而提升检测结果精确度。
附图说明
图1是本发明实施例中一种油液磨粒分析仪的结构图；
图2是本发明实施例中油液磨粒分析仪的内部结构图；
图3是本发明实施例中油液磨粒分析仪的俯视结构图；
图4是本发明实施例中油液磨粒分析仪的后视图；
图5是本发明实施例中检测单元的结构图；
图6是本发明实施例中检测组件的结构图；
图7是本发明实施例中检测体的内部结构剖视图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1-3所示，本实施例公开了一种油液磨粒分析仪，包括第一壳体1、蠕动泵4、夹管阀5和检测单元2，所述蠕动泵4、夹管阀5和检测单元2均位于第一壳体1内部，其中所述检测单元2固定于第一壳体1的内表面，所述检测单元2用于对油液中的磨粒特征进行数据采集；所述蠕动泵4位于检测单元2侧方，且所述蠕动泵4与第一壳体1固定连接，所述蠕动泵4用于对管路内流体交替进行挤压和释放来泵送流体；所述夹管阀5位于蠕动泵4的侧方，所述夹管阀5与第一壳体1内表面固定连接，所述夹管阀5用于控制管路通断。
其中所述夹管阀5上设有至少一个清洗液连接口、至少一个样品油液连接口以及至少一个出液口，其中所述清洗液连接口上连接有清洗管路的一端，所述清洗管路的另一端连通存储有清洗液的存储容器；所述样品油液连接口上连接有样品油管路的一端，所述样品油管路的另一端连通存储有样品油液的存储容器；所述出液口连通有出液管路的一端，所述出液管路的另一端连通检测单元2；其中所述蠕动泵4位于出液管路上，且所述蠕动泵4对出液管路内流体交替进行挤压和释放来泵送流体进入检测单元2。
更详细的是，由于所述夹管阀5位于第一壳体1内部，而存储有清洗液的存储容器以及存储有样品油液的存储容器位于第一壳体1外部环境，为确保清洗管路以及样品油管路将存储容器与夹管阀5连通，所述第一壳体1的侧面设有油接组件，所述油接组件中设有至少一个清洗液接口、至少一个样品油液接口以及至少一个废液接口，其中所述清洗液接头与清洗管路保持连通，所述样品油液接口样品油管路保持连通，所述废液接口废液管路保持连通。
结合图5所示，所述检测单元2包括封装壳体和检测组件201，其中所述封装壳体包括上盖板2021、下盖板2023和第二壳体2022，所述上盖板2021连接于第二壳体2022的顶面，所述下盖板2023连接于第二壳体2022的底面，所述下盖板2023与第一壳体1固定连接；所述检测组件201位于封装壳体的内部，且所述检测组件201底部与下盖板2023固定连接；结合图6和7所示，所述检测组件201中包括检测体2015、光学成像组件以及磁性组件2016，所述检测体2015上设有两个油孔和导液通道2015b，所述油孔分别位于导液通道2015b两端，且所述油孔与导液通道2015b保持连通；所述检测体2015上其中一个油孔与出液管路连通，另一个油孔连通有废液管路；所述检测体2015顶面设有检测孔2015a，所述检测孔2015a内套设有所述光学成像组件，所述检测体2015的底面与磁性组件2016固定连接。所述检测单元2中采用光学成像组件进行图像采集，为确保采集图像清晰准确，通过第二壳体2022将检测组件201密闭封装，可隔绝外界浮尘、水汽、温度、光照等环境影响，确保检测结果准确。
具体的，本分析仪中所述第一壳体1包括前面板、后面板、底板和上盖，其中所述底板水平放置，所述前面板与底板的一侧边连接，所述前面板倾斜设置；所述后面板与底板的相对侧边连接，所述后面板垂直于底板；所述上盖为一侧设有开口的矩形框结构，所述上盖与前面板、底板、后面板连接构成一个内部中空的封闭壳体结构。进一步的，所述第一壳体1的前面板呈弧形表面，且弧形表面上设有用于人机交互操作的显示屏组件。结合图4所示，所述第一壳体1的后侧面设有电气接口组件8，所述电气接口组件8中包括电源接口、USB接口以及网络接口，其中所述电源接口与供电组件7电连接，所述电源接口用于向供电组件7通入外界电源；所述USB接口、网络接口分别与工控主板采用信号线连接，所述USB接口用于连接外部设备，所述网络接口用于网络数据传输通讯。上述壳体结构中第一壳体1的前面板设置显示面板，操作人员可通过显示面板查看并控制分析仪的检测进程，同时壳体后侧面的接口组件将分析仪与其他外部设备连接，可实现检测数据共享以及传输。
结合图2和3所示，所述第一壳体1的内部设有供电组件7和控制组件3，其中所述供电组件7和控制组件3均靠近所述显示屏组件,且固定连接于第一壳体1内部的底面，所述供电组件7用于存储外接电源通入的电流以及向第一壳体1内部的其他组件进行供电。其中所述控制组件3包括工控主板、D/A控制板和主板支架，其中所述主板支架呈L形，所述主板支架上水平侧与第一壳体1固定连接，所述主板支架上竖直侧设有多个支柱固定孔，每个支柱固定孔上连接有一个固定支柱；所述工控主板与D/A控制板相对平行设置于主板支架上竖直侧的两侧，且所述工控主板与D/A控制板分别通过多个固定支柱连接固定于主板支架，并且所述工控主板的侧面设有散热翅片。其中所述控制组件3中工控主板可控制检测流程，进行计算和分析处理，存储谱片和检测数据，而D/A控制板则将工控主板的各种指令转换为电信号并传递给对应的执行机构。
更详细的是，结合图6所示，所述光学成像组件内设有采集镜头2012、采集相机2011、内套2018、环形光源2013以及相机固定板2017，其中所述采集镜头2012安装于采集相机2011上，所述环形光源2013位于采集镜头2012的端部，所述环形光源2013下方设有呈环形的匀光板2014，所述匀光板2014、环形光源2013通过内套2018安装于采集镜头2012上；所述相机固定板2017呈T形结构，所述采集相机2011、检测体2015分别与相机固定板2017连接，所述相机固定板2017保持采集镜头2012、采集相机2011、内套2018以及环形光源2013之间的相对位置固定。进一步的，结合图7所示，所述检测体2015的底面设有条形的导液通道2015b，所述导液通道2015b呈阶梯形结构，其中所述导液通道2015b中最上层设有透明的导流基片2015c，最下层设有不透明的背景基片2015d，所述导流基片2015c与背景基片2015d之间设有用于液体介质流动的流动空间。需注意的是，本实施例中的光学成像组件采用环形光源2013照射检测体2015内的磨粒，由于检测体2015中磨粒沉积在不透明的背景基片2015d上，当光源从磨粒上方照射至背景基片2015d上，反射光光学成像组件通过镜头传输到相机，可清楚观察到磨粒表面的形态特征，所述获得的磨粒特征信息更全面，得到的检测结果也更加精确。
本实施例中的分析仪进行磨粒识别是首先建立在良好的磨粒图谱基础之上的，通过导液通道与背景基片设计、磨粒沉积与固定方法应用、油样冲洗与背景替换方法应用、高精度光学成像系统设计等一系列工作，实现了高分辨率且易识读的磨粒谱图，将油样颜色、透明度，气泡，磨粒表面性状和光照条件等各种可能的干扰降到了最低，其次设计应用了基于自学习的磨粒识别分析算法，应用动态阈值法进行图像处理，有效解决了磨粒颜色差异、反光、阴影等对识别的影响。目前可对单位体积油样的磨粒含量、大磨粒数量进行分析计算。在对设备磨损状态评判方面，既可以结合当次检测磨粒含量、大磨粒数量和检测控制标准进行磨损的基本评价，也可通过历史磨粒含量趋势、磨粒含量变化率趋势以及大磨粒数量趋势等进行磨损综合分析评判。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
