Оптико-электронное устройство для контроля качества моторного масла

Оптико-электронное устройство для контроля качества моторного масла

Реферат

Изобретение относится к технике измерений и может использоваться в автомобильной, сельскохозяйственной, авиационной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где необходимо проводить оперативный анализ качества моторного масла.

Известен способ оценки загрязненности механическими примесями моторного масла двигателя внутреннего сгорания (Пат. RU 2301414, G01N 11/10 от 20.06.2007), по которому путем измерения времени перемещения чувствительного элемента в измерительной емкости с пробой масла, взятой из картера двигателя, и сравнением ее с составленной заранее функциональной зависимостью для данного сорта масла, пробу масла из картера двигателя делят на две части, одну из которых доводят до оптимальной температуры термически и измеряют время перемещения чувствительного элемента, а другую обрабатывают ультразвуком до достижения ею оптимальной температуры, измеряют время перемещения чувствительного элемента, причем замер времени перемещения чувствительного элемента в измерительной емкости производят для обеих частей проб масла раздельно в верхней и нижней половинах измерительной емкости, сравнивают разность времен перемещения чувствительного элемента, произведенную отдельно в верхней и нижней половинах измерительной емкости, с пробами масла, прогретыми ультразвуком и термически, с заранее составленной функциональной зависимостью для подобных условий и производят оценку загрязненности масла механическими примесями.

Недостатком данного способа является отсутствие автоматизации контроля.

Известен способ определения необходимости замены масла в дизелях путем нанесения капли испытуемого масла на фильтровальную бумагу, в котором наличие активной присадки определяют по отношению наружного диаметра пятна к внутреннему диаметру внешнего кольца пятна, измеренных через десять минут после нанесения капли при температуре масла и бумаги в пределах 30-60°C, а концентрацию механических примесей определяют по отношению внутреннего кольца пятна к диаметру ядра при тех же условиях (А.с. №201768, МПК G01N 7/03).

Недостатки этого способа: сравнение пятен производят визуально, что снижает достоверность результатов оценки качества масел.

Известен способ определения качества моторного масла по пятну на фильтровальной бумаге, при котором на фильтровальную бумагу наносят каплю масла, взятую щупом из системы смазки. При этом характеристики качества масла находят по отношению наружного диаметра пятна к внутреннему диаметру внешнего кольца пятна, а также по отношению внутреннего диаметра внешнего кольца пятна к диаметру его ядра (Хмелевой Н.М. Справочник мастера-наладчика. - М.: Россельхозиздат, 1980, - с. 127-129).

Недостатки указанного способа: полученные пятна часто не имеют четкой формы круга, что существенно влияет на определяемые характеристики качества масла и, следовательно, на достоверность результата его проверки.

Существует способ определения качества масла на основе сравнения пятна оцениваемого масла с эталонными пятнами (Остриков В.В., Белогорский В.В. Смазочные моторные масла и контроль их качества // Техника в сельском хозяйстве. - 2007. - №2, - с. 40-41).

Недостатки этого способа: сравнение пятен производят визуально, что также снижает достоверность результатов оценки качества масел. При этом отсутствует возможность быстрого ввода информации в компьютер.

Известен компьютерный способ оценки качества моторного масла, при котором после получения пятна оцениваемого масла фиксируют его внешний вид с возможностью ввода полученных данных в компьютер. Затем вводят их в компьютер и сравнивают при помощи компьютера с внешним видом эталонов, предварительно введенных в компьютер (Патент ЕР №0571295, G01M 33/28).

Недостатком известного способа является то, что он мало информативен. В частности, этот метод не позволяет получить данные об остаточном ресурсе масла.

Известен компьютерный способ определения качества моторного масла, заключающийся в том, что на лист фильтровальной бумаги наносят каплю масла, взятую щупом из системы смазки, после получения пятна на бумаге фиксируют его внешний вид с возможностью ввода полученной информации в компьютер и сравнивают его при помощи компьютера с внешним видом эталонных пятен, предварительно введенных в компьютер, на основании чего определяют качество масла, при этом эталонным пятнам, введенным в компьютер, присваивают соответствующую наработку масла с начала эксплуатации, фиксируют наработку оцениваемого масла с начала эксплуатации при сравнении оцениваемого пятна с эталонным, а при фиксации наработки оцениваемого масла одновременно определяют его остаточный ресурс (Патент RU 2390774, G01N 33/28).

Недостатком способа является большая погрешность, так как степень сходства эталонных и измеряемых пятен определяется визуально без применения средств автоматизации.

Известен способ определения гранулометрического состава смеси частиц произвольной формы (Пат. №2282176, G01N 15/02 от 20.08.2006), сущность которого заключается в подсветке контролируемого материала с разных сторон и получении изображения смеси при помощи видеокамеры или цифрового фотоаппарата. Передают изображение на промышленный компьютер для идентификации видимых частиц и определения гранулометрического состава смеси.

Недостаток данного способа состоит в том, что данный способ невозможно применить для анализа изображения капель моторного масла с целью определения его остаточного ресурса.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому устройству является устройство анализа изображений частиц (Пат. US №2007/0273878 А1, G01N 21/00 от 29.11.2007), содержащее: осветительный блок, блок для захвата изображения и блок обработки изображения. Работа устройства заключается в освещении частиц, захвате полученного изображения и обработке полученных изображений с помощью порогового устройства для анализа извлеченных частиц и получения их морфологических особенностей.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет проводить обработку изображений капель моторного масла.

Задачей изобретения является возможность осуществления непрерывного автоматизированного контроля, повышение точности оценки фактического состояния моторного масла с определением концентрации, размера и формы продуктов износа и эксплуатационного изменения масла.

Технический результат от использования данного устройства связан с разработкой электронной системы для оценки состояния моторного масла двигателей внутреннего сгорания, что позволяет контролировать качество работы двигателя, оставшийся ресурс работы масла до его замены.

Поставленная задача достигается тем, что оптико-электронное устройство для контроля качества моторного масла, содержащее осветительный блок, блок для захвата изображения и блок обработки изображения, также для осуществления непрерывного автоматизированного контроля качества моторного масла и повышения точности устройство содержит схему управления осветительным блоком, последовательно соединенную с первым цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, электромеханический клапан дозации масла из картера двигателя с блоком управления электромеханическим клапаном, последовательно соединенный с вторым цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, шаговый двигатель, последовательно соединенный с блоком управления шаговым двигателем, с третьим цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, двумя катушками с лентой из фильтровальной бумаги, объектив, ПЗС-матрицу, последовательно соединенную с первым аналого-цифровым преобразователем, DSP-процессором и ЭВМ, термодатчик, последовательно соединенный с усилителем, вторым аналого-цифровым преобразователем и ЭВМ, цифровой индикатор, интерфейс соединения с внешними устройствами.

Принцип предлагаемого технического решения поясняется с помощью функциональной схемы устройства, представленной на фиг. 1.

На фиг. 1 представлены картер двигателя 1 с маслом в картере 2, электромеханический клапан 3 дозации масла из картера двигателя, устройство управления электромеханическим клапаном 15, катушка для ленты из фильтровальной бумаги 4, капля масла из картера двигателя 5, направление движения 6, ПЗС-матрица 7, осветительный блок 8, объектив 9, лента из фильтровальной бумаги 10, термодатчик 11, шаговый двигатель 12, усилитель 13, аналого-цифровые преобразователи 14, 17, блок управления электромеханическим клапаном 15, DSP-процессор 18, блок управления осветительным блоком 19, блок управления шаговым двигателем 21, цифроаналоговые преобразователи 16, 20, 22, ЭВМ 23, цифровой индикатор 24, интерфейс взаимодействия с внешними устройствами 25.

Устройство работает периодически (раз в неделю, в месяц или по пробегу). ЭВМ 23 через цифроаналоговое устройство 16 и устройство управления электромеханическим клапаном 15 подает сигнал управления электромеханическим клапаном 15 дозации масла 2 из картера двигателя 1, причем данный сигнал управления подается после остановки двигателя и в момент, когда температура масла, снимаемая термодатчиком 11, составляет 50°C. При этом с термодатчика 11 через усилитель 13 и аналого-цифровой преобразователь 14 информация о температуре масла поступает в ЭВМ 23, работа которой осуществляется по заданному алгоритму.

В момент открытия электромеханического клапана 3 из картера двигателя 1 масло 2 в виде капли 5 направляется на ленту из фильтровальной бумаги 10 и на ней происходит растекание капли в течение 10 минут, после чего ЭВМ 23 при помощи аналого-цифрового преобразователя 22 и блока управления шаговым двигателем 21 включает шаговый двигатель, при помощи которого катушка для ленты 4 перемещает ленту из фильтровальной бумаги по направлению 6 в положение захвата изображения.

Далее ЭВМ 23 при помощи цифроаналогового преобразователя 20 и блока управления осветительным устройством 19 включает осветительный блок 8, выполненный из светодиодов. Изображение капли масла при помощи линзы 9 и ПЗС-матрицы 7 проходит оцифровку в аналого-цифровом преобразователе 17 и поступает в DSP-процессор 18, который проводит обработку изображения по задаваемому алгоритму:

1) классический по отношениям диаметров полученных колец;

2) с использованием преобразования Фурье.

Результаты обработки изображения из DSP-процессора 18 поступают в ЭВМ 23.

Регистрация и обработка изображения капли масла осуществляется через 10, 60, 120 минут и через сутки. Полученные данные усредняются ЭВМ 23 и в результате цифровой обработки и сравнения показаний с существующими стандартами ЭВМ 23 формирует результат измерений в виде интегрального показателя загрязненности моторного масла для вывода на цифровой индикатор 24, а также для дистанционной передачи результата на внешние устройства через интерфейс взаимодействия с внешними устройствами 25.

Таким образом, применение оптико-электронного устройства для контроля качества моторного масла обеспечивает следующие преимущества: возможность осуществления непрерывного автоматизированного контроля, повышение точности, оперативности и достоверности измерений.

Оптико-электронное устройство для контроля качества моторного масла, содержащее осветительный блок, блок для захвата изображения и блок обработки изображения, отличающееся тем, что для осуществления непрерывного автоматизированного контроля качества моторного масла и повышения точности устройство содержит схему управления осветительным блоком, последовательно соединенную с первым цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, электромеханический клапан дозации масла из картера двигателя с блоком управления электромеханическим клапаном, последовательно соединенный с вторым цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, шаговый двигатель, последовательно соединенный с блоком управления шаговым двигателем, с третьим цифроаналоговым преобразователем и ЭВМ, двумя катушками с лентой из фильтровальной бумаги, объектив, ПЗС-матрицу, последовательно соединенную с первым аналого-цифровым преобразователем, DSP-процессором и ЭВМ, термодатчик, последовательно соединенный с усилителем, вторым аналого-цифровым преобразователем и ЭВМ, цифровой индикатор, интерфейс соединения с внешними устройствами.