基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置的制作方法

本发明涉及发动机润滑油检测装置领域，更具体地说，涉及一种基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置。

背景技术：

发动机润滑油具有润滑、密封、清洁、冷却等四大主要功能，润滑油的质量好坏直接关系到发动机的工作稳定性和发动机系统的故障率。润滑油在发动机中随着运转时间的积累，由于润滑油受到高温而氧化、燃油蒸汽水分的侵入、零部件的磨损物等，最终导致润滑油受到它们的影响而污染。所以需要经常不定期更换润滑油是保证发动机正常工作的必要条件。目前对发动机润滑油的质量进行检测主要有两种：在线和离线。离线技术主要通过采集发动机润滑油样本，借助一定的仪器设备分析其性能和状态，这些仪器测量精度高，但是体积庞大，不适合现场测试，且检测所需时间较长。在线监测方法主要是通过电导率对发动机润滑油质量进行监测，通过电导率对发动机润滑油进行检测方法中，传感器管壁对电磁波的传播有一定的干扰，这使得测量结果不精确。

机器视觉是一门涉及诸多领域的新兴学科，涵盖心理物理学、计算机科学、人工智能、神经生物学、图像处理和模式识别等内容。它利用计算机模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取有用信息，加以处理和理解，最后用于工程测量和控制。在发动机润滑油使用过程中，油的化学成分发生变化或者是参杂混合物时，会伴随着颜色的变化。本发明基于机器视觉的发动机润滑油质量检测装置通过观察润滑油颜色的变化来监测润滑油质量，精确度高、灵敏性强。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置，包括照明单元、图像采集单元、图像处理单元、预警提示单元，所述预警提示单元包括灯具驱动电路和预警提示灯，所述图像采集单元的信号输出端与所述图像处理单元的信号输入端连接，所述图像处理单元的信号输出端与所述灯具驱动电路的信号输入端连接，所述灯具驱动电路的信号输出端与所述预警提示灯连接；所述图像采集单元用于在照明单元的照射下采集润滑油初始状态图像；所述图像处理单元用于建立待测润滑油与初始状态润滑油图像对，提取图像对基于HSV颜色空间的特征向量，计算图像对特征向量的相关系数值，根据相关系数值判断润滑油是否发生改变；所述预警提示单元用于在图片处理单元判断润滑油发生改变时控制和启动灯具驱动电路，自动点亮预警提示灯。

在上述方案中，所述照明单元是LED灯，设置在可将润滑油照亮的位置。

在上述方案中，所述图像采集单元为耐高温CCD摄像机以及摄像机对应的镜头，设置在可拍摄润滑油的位置。

在上述方案中，所述图像处理单元为ARM处理器。

实施本发明基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置，具有以下有益效果：

1、本发明基于机械视觉对发动机润滑油进行监测，能够有效地监测润滑油的质量，预防润滑油质量不达标造成的发动机故障，保障了发动机工作的平稳性；

2、本发明通过耐高温CCD摄像机采集发动机润滑油图像，根据图像处理单元提取图像颜色特征向量，利用相关系数算法将润滑油图像特征与初始状态润滑油图像特征进行匹配，得出图像颜色的相似程度，根据图像颜色的相似程度，判断润滑油的质量是否符合标准。

3、本发明基于机械视觉对发动机润滑油进行监测，与通过检测润滑油的物理化学性质对润滑油质量进行检测的传统装置对比，具有实施简单方便、精确度高、灵敏度高等优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置的结构示意图；

图2为本发明中图像处理单元对图片处理的流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供一种基于机器视觉的发动机润滑油质量监测装置，包括照明单元、图像采集单元、图像处理单元、预警提示单元。预警提示单元包括灯具驱动电路和预警提示灯，图像采集单元的信号输出端与图像处理单元的信号输入端连接，图像处理单元的信号输出端与灯具驱动电路的信号输入端连接，灯具驱动电路的信号输出端与预警提示灯连接。优选地，照明单元是图像采集单元的辅助工具，其采用LED灯，设置在可将润滑油照亮的位置，目的是获得高质量的图像数据。

图像采集单元为耐高温CCD摄像机以及摄像机对应的镜头，设置在可拍摄润滑油的位置。本发明通过耐高温CCD摄像机采集润滑油图像，并将图像输送给图像处理单元。

图像处理单元为ARM处理器，其用于建立待测润滑油与初始状态润滑油图像对，提取图像对基于HSV颜色空间的特征向量，计算图像对特征向量的相关系数值，根据相关系数值判断润滑油是否发生改变。

预警提示单元用于在图片处理单元判断润滑油发生改变时控制和启动灯具驱动电路，自动点亮预警提示灯。

本发明的工作过程如下：

图像采集单元在照明单元的照射下采集润滑油初始状态图像，将图像传给图像处理单元。图像处理单元存储所采集润滑油初始状态图像。

监测过程中，图像采集单元在照明单元的照射下通过耐高温CCD摄像机获取润滑油图像，将图像传送图像处理单元。

图像处理单元获取图像的RGB颜色信息，并将其转化到HSV颜色空间。把HSV颜色空间的色度分量H分布轴分为8个空间，把饱和度S分为3个空间，亮度分量V分为3个空间。按照H、S、V三个分量在颜色感知中对视觉特征影响的重要程度确定颜色特征量化集为G＝9H+3S+V。这样H、S、V三个分量在一维矢量上分布开来，G的取值范围为0～71。统计得到图像的HSV颜色统计直方图，在直方图中，

上式中，i是颜色特征量化集中元素，n_i是颜色特征值为i的像素个数，N是像素的总数。对G进行统计后，图像获得了72个颜色分量的一维特征向量，该特征向量即为图像的特征向量。

如图2所示，图像处理单元建立待测润滑油与初始状态润滑油图像对，提取图像对基于HSV颜色空间的特征向量并进行归一化后，利用相关系数算法将待测润滑油图像特征与初始状态润滑油图像特征进行匹配，得出两种颜色特征向量的相关系数值。两图像归一化后的特征向量分别为A和B，则A与B之间的相关系数为：

提取多份需要更换润滑油样本与初始状态润滑油样本进行实验，确定需要更换润滑油与初始状态润滑油基于HSV颜色空间的特征向量的相关系数ω。在润滑油工作过程中，其颜色特征向与初始状态颜色特征向量的相关系数达到ω值时，系统判断润滑油质量不符合标准。

当图片处理单元判断润滑油质量不符合标准时，控制预警提示单元启动灯具驱动电路，预警提示灯自动点亮。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。