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铁谱磨粒图像预处理与磨粒识别技术研究

沈如芸  
【摘要】: 铁谱技术是近年来应用于监测机器设备运行状态和判断磨损故障的有效方法之一。它是以磨损磨粒分析为基础的故障诊断方法,磨粒特征分析是铁谱分析的核心环节,识别的正确与否直接关系到磨损状态诊断的正确性。随着计算机技术的迅猛发展,将计算机视觉技术、专家系统、人工神经网络等引入铁谱分析技术中,实现磨粒识别的智能化已成为铁谱技术研究领域中的热点和难点问题。 本文选取彩色磨粒图像,运用计算机图像处理技术、模式识别方法和摩擦学知识,以Visual C++6.0为软件开发平台,开发了铁谱图像磨粒处理与识别系统。系统中首先对原始彩色磨粒图像进行预处理(包括图像的几何变换、灰度化、增强滤波处理、图像锐化清晰、图像分割、图像边缘轮廓提取等处理),铁谱磨粒的标识则采用直接在预处理后的铁谱图像上选取磨粒的方法,选择目标磨粒。 针对四类磨粒类型(层状磨粒、滑动磨粒、切削磨粒和球形磨粒),首先将特征参数进行分类(尺寸特征参数、轮廓形状特征参数、结构特征参数、颜色特征参数),再通过样本磨粒的训练学习得到各特征参数值的大小;鉴于铁谱磨粒特征参数众多的特点,本文采用特征参数主成份分析方法,将原始特征参数值进行标准化处理,结合SAS统计分析,依据各特征参数的贡献率大小,对特征参数进行筛选优化,以确定适合本文研究的磨粒类型识别所需要的5类特征参数。 铁谱磨粒识别首先从铁谱磨粒图库中选择一定数量标准磨粒作为样本磨粒进行训练学习,根据筛选后所得铁谱磨粒特征参数,通过样本磨粒训练,得到各类铁谱磨粒特征参数分布范围,依据本文所研究的四类铁谱磨粒自身特点,确定各特征参数在识别过程中的优先次序,最后再计算有待识别铁谱磨粒与标准特征参数分布范围的距离,根据最小距离原则判断有待识别磨粒所属磨粒类型。对于所研究的铁谱磨粒,给出铁谱片上磨粒类型的定性分类是本文研究的最终目标。 本文最后结合内燃机的可靠性试验,研究内燃机各主要摩擦部件的磨损情况,进行了内燃机润滑油的铁谱油样的试验分析,运用本文所开发的铁谱磨粒预处理与磨粒识别软件,将实验所得的铁谱图像进行分析与识别处理,将得到的识别结果与铁谱定性识别结论作对比。


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