【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程机械领域，具体涉及用于实时监测活塞环-缸套摩擦副边界膜厚度的测量装置。
技术介绍
1、活塞环-缸套摩擦副是内燃机中的重要零部件之一，其润滑状况将对内燃机的动力性、经济性、可行性、耐久性和排放等产生直接影响。活塞环-缸套摩擦副在止点附近极易进入边界润滑状态，在润滑油添加剂的作用下，摩擦后发生化学反应生成一层硬度较高、韧性较高、无定形及类固体膜的摩擦化学膜。在内燃机的实际工作过程中，剪切强度较低的摩擦化学膜因物理剪切力的作用被不断地磨损，同时又在机械应力激活作用下不断地生成。因此，在边界润滑状态下，摩擦副的润滑特性受摩擦化学膜生长与磨损动态平衡过程的重要影响。因上述情况，摩擦化学膜在实际工作过程中很难精确监测，但其厚度直接影响活塞环-缸套摩擦副的润滑性能及磨损情况，对内燃机的结构设计与工作性能产生较大影响。
2、目前仍然较为缺乏针对于活塞环-缸套摩擦副摩擦化学膜厚度自动化监测的装置和方法。现有的摩擦化学膜测量装置和方法为：一种能够实时监测活塞环-缸套摩擦副边界膜厚度的测量装置，如公告号cn114578096a的专利，提出了一种通过原子力显微镜等直接测量摩擦化学膜厚度的试验装置，虽然能够有效应用到活塞环-缸套摩擦副，但需要人工实时观察摩擦化学膜生长状态，并记录数据，难以达成自动化监测的目的。
3、基于深度学习的目标检测算法是近年来计算机视觉领域的研究热点之一，传统的目标检测方法主要依赖于手工设计的特征提取器和分类器，需要手动提取和具有选择特征，限制了其在活塞环-缸套摩擦副在爆压阶段等复杂工况下
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种用于实时监测活塞环-缸套摩擦副边界膜厚度的测量装置。
2、专利技术的目的是这样实现的：测量装置包括具有往复导轨的支撑台架、位于支撑台架上可控制原子力显微镜上下运动并装有刻度尺的机械臂支架、衔接于机械臂支架上可测量边界膜厚度的原子力显微镜及可随原子力显微镜上下运动原子探针、设置在往复导轨上的往复运动装置、能固定油盒的弹性固定装置、设置在往复运动装置上的可控制温度的加热装置、能存储滑油并可拆卸的油盒装置、在油盒装置中受夹具装置固定的缸套、设置在支撑台架上具有装夹活塞环试件、能够实施加载负荷的施加负载机构、能够连接原子力显微镜并实时捕捉图像的高速摄像机、能储存并处理图像数据的pc端，温度传感器。
3、可选地装有刻度尺和原子力显微镜的机械臂上升可使得原子探针离开缸套试件表面至安全距离，下降可使得原子探针与缸套试件表面接触。
4、可选地，原子力显微镜可通过机械臂的控制对缸套上止点某一固定位置边界膜进行实时监测。
5、可选地，装有刻度尺的原子力显微镜可通过机械臂调整使得原子探针在缸套试件表面左右精确移动。
6、可选地，通过在活塞环施加载荷装置上的夹具，能保持活塞环稳定与缸套相对稳固。
7、可选地，装有温度传感器和加热装置的油盒可根据需设定的温度保持恒温状态。
8、可选地，装有弹性固定装置、导轨的往复运动装置，可以根据需设定的往复频率保持油盒进行往复运动。
9、可选地，通过将拍摄的边界膜图片制作成数据集，并进行标注和搭建目标监测平台，再使用yolov8目标监测算法训练出精度和可视化实验评估模型进行实施监测性能。
10、可选地，带有刻度尺的机械臂控制原子力显微镜悬停在平台上，该范围为使得原子探针离原子探针2cm～5cm。
11、可选地，活塞环施加载荷装置上具有夹具能保持活塞环稳定与缸套进行往复摩擦。
12、可选地，测试装置还包括 能够标记边界膜位置区域的实时监测平台。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1. 安装活塞环时，施加载荷机构具有夹具能够起到固定活塞环的作用；2.温度传感器和加热装置使油盒中的润滑油保持恒温状态，便于研究温度因素对边界膜的影响；3.通过机械臂的控制，能够使得原子力显微镜对缸套上止点某一固定位置上的边界膜进行实时监测，操作简单，且精度较高；4. 高速摄像机将原子力显微镜中的摩擦化学膜图像实时拍摄并自动传输至pc端保存分析；5.深度学习的目标检测算法收集大量数据，能自动学习目标图像的特征，实现了高效的目标检测和精确定位。
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1.一种用于实时监测活塞环-缸套摩擦副边界膜厚度的测量装置，其特征在于，包括具有往复导轨(15)的支撑台架(12)；位于支撑台架上的可控制原子力显微镜(3)上下运动、装有刻度尺(1)的机械臂支架(2)、衔接于机械臂支架上可测量边界膜厚度的原子力显微镜以及原子探针(5)；设置在往复导轨上的往复运动装置(14)以及固定油盒(10)的弹性固定装置(11)；设置在往复运动装置上的加热装置(13)、可控制温度、存储滑油、可拆卸式的油盒装置；在油盒装置中设置有固定缸套(7)的夹具(9)；设置在支撑台架上具有装夹活塞环(6)试件，能够实施加载负荷(4)的机构，能够连接原子力显微镜、实时捕捉图像的高速摄像机(16)、储存并用于处理图像数据的PC端(17)，温度传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：刻度尺(1)和原子力显微镜(3)的机械臂(2)上升可使得原子探针离开缸套试件表面至安全距离，下降可使得原子探针与缸套(7)试件表面接触。
3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法
4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：装有刻度尺(1)的原子力显微镜(3)可通过机械臂(2)调整使得原子探针(5)在缸套(7)试件表面左右精确移动。
5.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：通过在活塞环(6)施加载荷装置(4)上的夹具，能保持活塞环稳定与缸套相对稳固。
6.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：装有温度传感器(8)和加热装置(13)的油盒(10)可根据需设定的温度保持恒温状态。
7.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：装有弹性固定装置(11)、导轨的往复运动装置(15)，可以根据需设定的往复频率保持油盒(10)进行往复运动。
8.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：通过将拍摄的边界膜图片制作成数据集，并进行标注和搭建目标监测平台，再使用YOLOv8目标监测算法训练出精度和可视化实验评估模型进行实施监测性能。
9.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：带有刻度尺(1)的机械臂(2)控制原子力显微镜(3)悬停在平台上，该范围为使得原子探针(5)离原子探针2cm～5cm。
...【技术特征摘要】
1.一种用于实时监测活塞环-缸套摩擦副边界膜厚度的测量装置，其特征在于，包括具有往复导轨(15)的支撑台架(12)；位于支撑台架上的可控制原子力显微镜(3)上下运动、装有刻度尺(1)的机械臂支架(2)、衔接于机械臂支架上可测量边界膜厚度的原子力显微镜以及原子探针(5)；设置在往复导轨上的往复运动装置(14)以及固定油盒(10)的弹性固定装置(11)；设置在往复运动装置上的加热装置(13)、可控制温度、存储滑油、可拆卸式的油盒装置；在油盒装置中设置有固定缸套(7)的夹具(9)；设置在支撑台架上具有装夹活塞环(6)试件，能够实施加载负荷(4)的机构，能够连接原子力显微镜、实时捕捉图像的高速摄像机(16)、储存并用于处理图像数据的pc端(17)，温度传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：刻度尺(1)和原子力显微镜(3)的机械臂(2)上升可使得原子探针离开缸套试件表面至安全距离，下降可使得原子探针与缸套(7)试件表面接触。
3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：原子力显微镜(3)可通过机械臂的控制对缸套上止点某一固定位置边界膜进行实时监测。
4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习目标检测算法的活塞环-缸套摩擦化学膜厚度自动化实时监测平台，其特征在于：装有刻...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕修颐，杨浩然，鞠臻诚，张雅茹，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：
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