一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统

技术领域

本发明属于发动机润滑油性能检测技术领域，尤其是涉及一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统。

背景技术

发动机润滑油能够有效降低发动机零部件摩擦磨损，带走热量冷却发动机等重要作用，是发动机正常运行的关键保障。由于发动机在工作的工程中润滑油一致保持着较高的温度，必然会导致润滑油发生氧化和性能衰败，因此必须在润滑油完全失去效果之前更换润滑油。每间隔6个月或者 5000公里不等很多车主就要对发动机润滑油进行更换，且随着中国汽车数量的持续增加，发动机润滑油的需求量进一步增加。

但是在厂商规定时间内更换的润滑油对于发动机仍具备较好的润滑、冷却等作用，为了避免提前更换对润滑油的浪费和滞后更换对发动机造成异常磨损。因此需要对润滑油品质进行检测，帮助驾驶者判断润滑油品质从而对润滑油是否更换做出判断。国内外关于润滑油换油指标设置众多，从油样采集到结果分析，浪费了大量人力物力。由于实验室检测设备较为昂贵、配套人员要求素质较高，润滑油单次检测成本非常高昂，对于普通用户而言无法根据实际油样检测结果进行润滑油更换。

在对发动机进行维修保养时，确认润滑油是否需要更换时对于检测时间、成本要求比较高，因此开发低成本的快速检测设备成为了市场急需。国内市场存在的快速检测设备大多以单一传感器测量100℃运动粘度等单一指标为主，由于润滑油的老化过程由多项因素耦合的复杂过程，单一指标的快速检测设备错误率高、无法给出真正的润滑油更换建议。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，以至少解决背景技术中的至少一个问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，包括以下步骤：

S1、对润滑油进行油斑试验，获取油斑扩散图像；

S2、通过传感器对润滑油的参数进行采集，采集到的参数包括黏度、含水量及介电常数；

S3、分别对不同类型、运行时间、老化程度的润滑油均进行步骤S1和步骤S2，然后将步骤S1获取的油斑扩散图像、步骤S2获取的参数、润滑油可使用寿命进行关联，形成模型库；

S4、对待检测的润滑油执行步骤S1和步骤S2，通过步骤S3的模型库对比分析，输出待检测的润滑油的可使用剩余寿命。

进一步的，在步骤S1中，通过油斑扩散图像获取外部油环区域、中间扩散环区域及中心沉积环区域；

将彩色的油斑扩散图像转换为灰度图像。

进一步的，将彩色的油斑扩散图像转换为灰度图像的方法为：采用全局阈值法对彩色的油斑扩散图像进行分割处理，并对分割后的图像以二值图格式进行输出；对得到不同区域的大小及形状进行优化，确定得出油斑背景区域、油环区域、扩散环区域及沉积环区域。

进一步的，在步骤S2中，分别测量润滑油样品的40℃运动黏度和100℃运动黏度。

进一步的，在步骤S3中，将类型、运行时间、老化程度相同的润滑油的油斑扩散图像以及介电常数进行匹配，同时利用实时测量到的黏度、水分等进行二次验证，进一步提高了数据检测准确度。

进一步的，在步骤S4中，将润滑油指标中的100℃运动黏度、40℃运动黏度、硝化氧化、油斑图像与润滑油可使用寿命进行关联，对待检测的润滑油进行油斑试验并测量参数，实现对润滑油可使用剩余寿命的快速检测。

进一步的，在步骤S1中，选取润滑油样品30ml，将其放入金属浴加热装置对进行加热，加热温度为280℃-320℃、加热时间为2个小时，加热温度根据润滑油黏度确定。

进一步的，取金属浴后中的润滑油滴在滤纸中央，并迅速升温至规定温度，持续设定时间后打开装置取出滤纸，采用摄像头拍摄滤纸上润滑油扩散图像，图像上传至计算机。

相对于现有技术，本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统具有以下有益效果：

(1)本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，实现了对润滑油寿命的快速判断，相对于传统实验室检测节约了经济成本、时间成本和人力成本，使得大规模推广润滑油检测成为可能；

(2)本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，建立了油斑、介电常数及关键理化参数对润滑油性能的综合反馈；

(3)本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，建立润滑油油斑与氧化安定性、硝化氧化、运动黏度等一系列指标的关联性；

(4)本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，建立介电常数与氧化安定性、硝化氧化、运动黏度等一系列指标的关联性；

(5)本发明所述的一种用于快速识别润滑油品质的油斑检测系统，采用了神经网络算法及灰联法等数据处理算法，解决多种关键因素对润滑油剩余使用寿命的影响，并且通过不断更新数据库的方式缩小试验误差。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种用于快速识别发动机润滑油品质的油斑检测示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本专利的目的就是基于海量发动机润滑油台架试验数据和理化分析数据的基础上，结合润滑油油斑试验、图像处理分析技术、介电常数和多功能综合传感器的基础上，提出一种基于多参数神经网络分析的润滑油剩余使用寿命的快速现场检测方法，为广大用户的润滑油科学合理的更换提供参考和指导。

不同使用程度的润滑油滴在固定滤纸上，经过一定时间的加热和油斑扩散，对润滑油油斑图像进行拍摄并进行处理分析，润滑油油斑颜色和扩散程度来评判润滑油老化程度。通过建立油斑图像与传统理化分析数据的数据库，形成不同油斑与理化分析的对应关系，从而实现油斑对润滑油品质的快速判断。

由于老化过程中，润滑油的介电常数也在不断变化，建立了介电常数与老化程度的对应数据库，并且开发了集合黏度、水分、介电常数等多参数融合传感器，采用了介电常数法、油斑试验和理化指标三方面因素相互结合确定润滑油老化程度，并依据大数据库对结果进行修正，确保检测结果迅速、准确。

试验润滑油样品包括汽油机润滑油、柴油机润滑油两类，又根据成分不同分为矿物油、半合成油及全合成油，根据润滑油类别的不同进行对比研究。采用试验方法包括四个步骤，其中包括油斑试验、传感器采集参数、模型建立和分析计算。

第一步骤为油斑试验。选取润滑油样品30ml，将其放入一金属浴加热装置对进行加热，加热温度为280℃-320℃、加热时间为2个小时，加热温度根据润滑油黏度确定。采用油斑实验前进行加热能够将润滑油中较长烯烃链条打断，更便于对其黏度、分散性、戊烷不溶物、扩散性等进行区分。随后将一张崭新的直径70mm的定性中速滤纸放入油斑试验装置，取金属浴后中的润滑油取5ml滴在滤纸中央并关闭油斑试验装置。启动油斑试验装置将其迅速升温至规定温度，持续15分钟后打开装置取出滤纸。采用摄像头拍摄滤纸上润滑油扩散图像，图像上传至计算机。油斑图像主要分为三个部分，外部油环区域、中间扩散环区域及中心沉积环区域。

将得到的彩色油斑图像直接转换为灰度图像，并进行输出。其主要原理为：采用全局阈值法对图像进行分割处理，并对分割后的图像以二值图格式进行输出；对得到不同区域的大小及形状进行优化，确定得出油斑背景区域、油环区域、扩散环区域及沉积环区域。

第二步骤为传感器采集参数。本发明采用独特的融合传感器技术，既采用一个传感器实现对黏度、含水量及介电常数多参数的测量。

分别测量润滑油样品的40℃运动黏度和100℃运动黏度，由于润滑油在老化过程中，黏度是辨别老化的最重要因素之一，检测该参数能对润滑油老化程度有着较为明确的判断；测量含水量既预防发动机内润滑油被意外污染，防止对发动机产生不可逆损伤；由于发动机在老化过程中，对其介电常数进行测量能够有效反馈氧化硝化、黏度衰变、添加剂消耗等。

第三步骤为模型建立。根据我方积累的海量润滑油试验数据，分别对不同类型、运行时间、老化程度的润滑油进行油斑试验并将其油斑与实验室检测指标进行对应，实现油斑与氧化安定性等一系列相关指标的关联性。

将设备测量的介电常数与油斑试验进行相互对照，依据云端大数据库二者形成相互印证。并将实时测量到的黏度、水分等进行二次验证，进一步提高了数据检测准确度。

第四步骤为分析计算。将润滑油指标中的100℃运动黏度、40℃运动黏度、硝化氧化、油斑图像等相关指标与润滑油可使用寿命进行关联，通过油斑及关键指标的快速检测，形成对润滑油可使用剩余寿命的反馈。主要采用了神经网络算法及灰联法等方式，通过已有海量数据和未来不断更新的数据库，对结果进行不断优化和纠错，确保结果误差缩小到一定范围内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。