磨粒檢測數(shù)字化方法的研究.pdf

1、近年來，摩擦學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)特性的描述與辨識日益引起學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的重視與關(guān)注。在機械設(shè)備運行過程中，其摩擦學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)特性與機械設(shè)備的運行狀況密切相關(guān)。摩擦學(xué)研究依賴于對磨損量、表面形貌、磨粒特征等參數(shù)輸出量分析，通過大量的、科學(xué)的、動態(tài)的測量、描述和分析，并在此基礎(chǔ)上確定磨損機理，其中磨粒的一些特征的采集與分析是機械磨損重要的研究一個方面。 本文首先根據(jù)油池中的磨粒運動數(shù)字錄像，對磨粒在油池中的運動、沉淀、翻滾、自鎖等特性進行了

2、定性的研究，分析了產(chǎn)生四種磨粒狀態(tài)的條件。在此基礎(chǔ)上，提出油池豎直放置方法，解決了磨粒圖像采集時，視景中的磨粒堆積問題。 本文重點著眼于磨粒圖像數(shù)字化的工作。首先從圖像采集的過程入手，編制了大量的程序，實現(xiàn)了磨粒圖像的視頻采集，磨粒圖像的預(yù)處理、濾波、分割、標(biāo)號以及磨粒參數(shù)的采集等功能，并根據(jù)國內(nèi)外文獻對磨粒圖像數(shù)字形態(tài)參數(shù)進行了梳理。在此基礎(chǔ)上，對磨粒的輪廓、紋理和顏色進行更深一步的研究。在磨粒的輪廓特征分析中，編制從搜索磨粒

3、邊緣輪廓得到輪廓點坐標(biāo)的定位程序。然后為分析方便，對輪廓點序列進行付里葉變換得到其頻域信號，進而計算了不同頻率的功率譜，建立了邊緣輪廓和頻譜之間得計算關(guān)系。最后，根據(jù)連續(xù)函數(shù)的曲率表示方法，分析了適合于計算機程序表示的輪廓曲率的表示方法，建立了曲率表示模型，確定了磨粒分析指標(biāo)，即曲率的峰度、偏度、均方差和差分均值等，通過模糊數(shù)學(xué)分析了四種磨損磨粒與這些參數(shù)的關(guān)系。在磨粒表面紋理分析中，通過檢測磨粒表面紋理法線上亮度極小、極大值的紋理分析

4、方法分析了滑動磨粒與疲勞磨粒差別，通過灰度共生矩陣進行紋理分析四種不同類型的磨粒圖像，通過主成分分析分析方法對磨粒顏色特征進行識別，以及根據(jù)磨粒輪廓方向判斷磁性磨粒和非磁性磨粒。 在磨粒三維形貌的研究中通過分析顯微鏡的景深對成像的影響，建立顯微鏡的景深內(nèi)圖像信號與景深外的圖像信號的比較方法，該方法基于一階和二階微分算子以及小波圖像處理原理對視頻圖像進行預(yù)處理，對處理后的視頻圖像通過設(shè)定閾值劃分景深范圍，分割出每幀圖像的景深內(nèi)部分

5、，然后通過布爾代數(shù)運算將不同景深成像拼接成多層次的磨粒圖像，進而建立磨粒的三維表面。該方法可以彌補電子掃描顯微鏡只能采集單色圖像的缺點，通過顯微鏡采集彩色的表面紋理。 在鐵譜定量分析研究方面，結(jié)合對EQD210-10柴油機進行的1000小時臺架可靠性試驗油樣，在圖像處理的基礎(chǔ)上，通過研究鐵譜圖片的二值化方法，根據(jù)顯微鏡成像特點，提出了基于背景補償?shù)姆指罘椒ǎ玫侥チ５姆植级祱D。在此基礎(chǔ)上，對磨粒的覆蓋面積比率進行定量分析，并與

6、PQP磨粒測量指數(shù)進行對比分析，試驗表明二者具有較好的相關(guān)性。 往往通過一種特征參數(shù)不能完全識別磨粒，需要多參數(shù)分析才能完成磨粒的識別，因此必須從信息融合角度，對油液中磨粒的形態(tài)、輪廓、表面紋理、顏色、大小與磨損的關(guān)系多角度進行融合分析，不同類型的參數(shù)取長補短，建立磨粒數(shù)字特征與磨損的關(guān)系。在磨粒類型分類方面，一方面應(yīng)用聚類分析對磨粒的幾個參數(shù)進行聚類，另一方面采用模糊數(shù)學(xué)中的模糊推理對磨粒輪廓的曲率參數(shù)進行分類，都取得了滿意的