本发明专利技术公开了一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置及其操作方法，装置包括：对焦系统、滑油管道系统、光源系统和图像采集系统，其中，对焦系统用来实现图像采集系统的标定及对焦；滑油管道系统用来为带有磨粒的滑油提供流动管道；光源系统用来照射滑油管道系统，以实现对焦系统的对焦和图像采集系统的相机标定；图像采集系统用来采集磨粒图像和实现相机对磨粒的精准对焦。本发明专利技术基于树莓派，结合图像采集系统，能够准确采集滑油管路中出现的大小不同磨粒的图像，再通过树莓派支持的无线网络系统远程传输磨粒图像，及时判断机械设备的磨损状况，提前预测大型旋转机械设备的故障发生，大量减少维修费用。
【技术实现步骤摘要】
基于树莓派的动态磨粒图像采集装置及其操作方法
本专利技术属于航空发动机油液监测领域，涉及磨粒图像监测技术，具体是一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置及其操作方法。
技术介绍
油液监测是通过分析机械设备润滑剂性能的变化和油液所携带磨损微粒的情况，来评价机器的工况并预测其故障。由于油液的实时监测存在种种困难，所以目前对油液所携带磨损微粒的监测方法大多采用离线间接检测的方法，如光谱分析、磁塞检查、颗粒计数器等，这些方法均不能直接实时观测到磨粒的形貌，检测的信息量少，检测结果不够精确。基于铁谱的分析技术虽然可以看到磨损的形貌，但由于铁谱仪自身性能的限制，往往磨粒积聚甚至重叠，一些细小的磨粒沉积为沉积链，不能清楚实时观测每一个磨粒的形貌。另外，从磨粒图像角度出发，由于磨粒直径为微米级，所以常用的离线检测工具为显微镜结合工业相机进行实时采集，此外，基于PC机具有结构复杂、功耗高、体积大和成本高的缺点。随着智能化、自动化技术的不断发展，结合机器视觉在工业检测、安防、航空导航等领域的应用情况，大量检测设备向着小型化、便携化方向发展，考虑使用小型相机与镜头来对运动的磨粒进行实时采集。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术的不足，本专利技术提供一种基于树莓派的磨粒图像采集装置及其操作方法，对滑油管路中磨粒进行动态采集，得到磨粒的三维形貌。该装置平台体积较小，功能齐全，性能可靠。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，包括：对焦系统、滑油管道系统、光源系统和图像采集系统，其中，对焦系统用来实现图像采集系统的标定及对焦；滑油管道系统用来为带有磨粒的滑油提供流动管道；光源系统用来照射滑油管道系统，以实现对焦系统的对焦和图像采集系统的相机标定；图像采集系统用来采集磨粒图像和实现相机对磨粒的精准对焦。可选的，对焦系统包括：水平操作台、垂直臂、载物台、粗对焦螺旋、细对焦螺旋和载物台旋钮；其中，水平操作台与垂直臂固定为一体；载物台水平设置，且固定在垂直臂上，粗对焦螺旋设置在载物台下方的垂直臂一侧，细对焦螺旋设置在粗对焦螺旋外端，并与粗对焦螺旋同轴设置，通过旋转粗对焦螺旋来粗略调整载物台的垂直高度，通过旋转细对焦螺旋来精确调整载物台的垂直高度；所述的载物台旋钮固定在载物台的侧边，通过旋转载物台旋钮来调节载物台在水平方向的运动。可选的，滑油管道系统包括：油箱、油管、第一固定支架、第一固定支架底座、卡扣、矩形玻璃芯片、第二固定支架和注射泵；所述的油箱通过卡扣固定在第一固定支架上端，第一固定支架的下端通过第一固定支架底座固定设置在水平操作台上；矩形玻璃芯片两端分别与油管粘连在一起，油管再分别与油箱和注射泵连接；即所述的油管在油箱与矩形玻璃芯片之间，以及矩形玻璃芯片与注射泵之间起到连接的作用；第二固定支架有两个，平行设置，且均垂直固定在水平操作台上，两个第二固定支架上分别开有和矩形玻璃芯片外截面大小相同的槽，使矩形玻璃芯片正好卡在第二固定支架上；注射泵放置在水平操作台上，注射泵是依靠步进电机带动丝杠来拉动注射器的活塞以恒定速度运动的低速油泵，携带磨粒的油液会以恒定的流速流进注射泵的注射器。可选的，注射泵流速范围为：0.01-99.9毫升/时；油箱截面为三角形形状；油管材质为PTFE。可选的，玻璃芯片为矩形玻璃芯片，其矩形内流道深度为3毫米；矩形玻璃芯片材质为耐高温石英玻璃，玻璃厚度为1毫米。可选的，光源系统包括：黄色环形光源；黄色环形光源放置在对焦系统的水平操作台上，并且在滑油管道系统的矩形玻璃芯片的正下方；且黄色环形光源通过电源连接线与电源相连接。环形光源拥有高密度的LED阵列，亮度高，体积小，亮度可调，光线可以360°均匀照射在矩形玻璃芯片上，可大大减少磨粒阴影，图片清晰度高。可选的，图像采集系统包括：电源、电源线、树莓派、CSI线、相机、镜头、HDMI线和显示屏；其中，树莓派通过电源线与电源相连接，CSI线用来连接相机与树莓派，镜头通过螺纹安装在相机上，HDMI线用来连接树莓派与显示屏，显示屏用来显示镜头采集到的磨粒图像。可选的，树莓派型号为3B+，安装Raspbian系统，通过无线WIFI模块连接Internet网络。可选的，镜头放大倍数为4倍，工作距离为1厘米。本专利技术还提供了一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置的操作方法，包括以下步骤：(1)把128G的TF卡插入读卡器，通过读卡器在PC机上为树莓派3B+安装Raspbian系统，然后把TF卡插入树莓派，并连接电源、显示屏、键盘与鼠标，通过树莓派中内置的无线WIFI模块连接Internet网络，并安装TeamViewer程序，在Python中编写磨粒图像的采集程序；(2)把定制的镜头通过螺纹安装在相机底板上，把CSI线插入树莓派的相机模块插口，并安装用来保护树莓派避免静电击穿的外壳，然后将其放置于载物台上，相机底板与载物台通过双面胶固定；(3)把矩形玻璃芯片卡入第二固定支架中，把油箱与矩形玻璃芯片通过油管放在第一固定支架的卡扣上，把矩形玻璃芯片另一端与注射泵通过油管连接起来；(4)开启黄色环形光源，在矩形玻璃芯片上方放置0.1毫米的标尺，通过调节垂直臂上的粗对焦螺旋、细对焦螺旋以及载物台旋钮，借助显示屏显示的标尺图像来对相机进行标定；(5)制备磨损颗粒，把磨粒加入滑油中并进行充分混合，然后将其混合液加入油箱中，开启注射泵，通过调节垂直臂上的粗对焦螺旋、细对焦螺旋以及载物台旋钮，借助显示屏实时显示的磨粒运动画面来实现相机对磨粒的精准对焦；(6)打开TeamViewer程序，记录树莓派的ID与密码，在远程操控的PC机上输入该ID与密码，成功连接后，远程计算机屏幕上可实时显示运动磨粒的图像。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术基于树莓派，结合图像采集系统，能够实时准确监测滑油管路中出现的大小不同的磨粒，得到磨粒的三维形貌图像，保证发动机工作状况的监测；再通过树莓派支持的无线网络系统远程传输磨粒图像，及时判断机械设备的磨损状况，提前预测大型旋转机械设备的故障发生，大量减少维修费用；(2)设计了为观测磨粒运动而必需的对焦系统、图像采集系统，实现通过小型相机与镜头来对运动的磨粒进行实时采集；(3)该装置体积较小，功能齐全，性能可靠，整体结构简单，成本较低。附图说明图1为本专利技术的总体结构示意图；图2为本专利技术采集到的磨粒图像。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例结果在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解的是，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于，包括：对焦系统、滑油管道系统、光源系统和图像采集系统，其中，对焦系统用来实现图像采集系统的标定及对焦；滑油管道系统用来为带有磨粒的滑油提供流动管道；光源系统用来照射滑油管道系统，以实现对焦系统的对焦和图像采集系统的相机标定；图像采集系统用来采集磨粒图像和实现相机对磨粒的精准对焦。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于，包括：对焦系统、滑油管道系统、光源系统和图像采集系统，其中，对焦系统用来实现图像采集系统的标定及对焦；滑油管道系统用来为带有磨粒的滑油提供流动管道；光源系统用来照射滑油管道系统，以实现对焦系统的对焦和图像采集系统的相机标定；图像采集系统用来采集磨粒图像和实现相机对磨粒的精准对焦。
2.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于，对焦系统包括：水平操作台(116)、垂直臂(101)、载物台(103)、粗对焦螺旋(106)、细对焦螺旋(107)和载物台旋钮(104)；其中，水平操作台与垂直臂固定为一体；载物台水平设置，且固定在垂直臂上，粗对焦螺旋设置在载物台下方的垂直臂一侧，细对焦螺旋设置在粗对焦螺旋外端，并与粗对焦螺旋同轴设置，通过旋转粗对焦螺旋来粗略调整载物台的垂直高度，通过旋转细对焦螺旋来精确调整载物台的垂直高度；所述的载物台旋钮固定在载物台的侧边，通过旋转载物台旋钮来调节载物台在水平方向的运动。
3.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于，滑油管道系统包括：油箱(108)、油管(111)、第一固定支架(110)、第一固定支架底座(112)、卡扣(109)、矩形玻璃芯片(115)、第二固定支架(113)和注射泵(118)；所述的油箱通过卡扣固定在第一固定支架上端，第一固定支架的下端通过第一固定支架底座固定设置在水平操作台上；矩形玻璃芯片两端分别与油管粘连在一起，油管再分别与油箱和注射泵连接；第二固定支架有两个，平行设置，且均垂直固定在水平操作台上，两个第二固定支架上分别开有和矩形玻璃芯片外截面大小相同的槽，使矩形玻璃芯片正好卡在第二固定支架上；注射泵放置在水平操作台上。
4.根据权利要求3所述的一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于：注射泵流速范围为：0.01-99.9毫升/时；油箱截面为三角形形状；油管材质为PTFE。
5.根据权利要求3所述的一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于：玻璃芯片为矩形玻璃芯片，其矩形内流道深度为3毫米；矩形玻璃芯片材质为耐高温石英玻璃，玻璃厚度为1毫米。
6.根据权利要求1所述的一种基于树莓派的动态磨粒图像采集装置，其特征在于，光源系统包括：黄色环形光源(114)；黄色环形光源放置在对焦系统的水平操作台...
【专利技术属性】
技术研发人员：左洪福，刘珍珍，王涵，刘岩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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