基于分形維數(shù)的磨粒識別方法研究.pdf

1、機械設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，摩擦副的相對運動會產(chǎn)生大量的磨損顆粒，這些磨粒由于磨損機理的不同而具有各自的特征。鐵譜分析技術(shù)是以磨粒識別為基礎(chǔ)的故障診斷技術(shù)，它是機械設(shè)備磨損監(jiān)測與故障診斷的重要手段。磨粒識別是鐵譜分析的核心環(huán)節(jié)，其判斷結(jié)果直接關(guān)系機械設(shè)備磨損狀態(tài)診斷的正確性。由于磨損磨粒的多樣性和復雜性，該過程尚無成熟的理論方法來指導，也沒有能客觀、全面的描述磨粒的定量參數(shù)。磨粒識別日前主要由人工借助顯微鏡來完成，這使得鐵譜技術(shù)難以得到更進一

2、步的推廣和應用。磨粒的顯微觀測表明，磨粒具有自相似和多尺度分形特征。隨著分形幾何的引入和計算機圖像處理技術(shù)的發(fā)展，使得鐵譜磨粒的定量分析與自動識別成為可能。本文總結(jié)國內(nèi)外鐵譜分析技術(shù)及磨粒識別發(fā)展現(xiàn)狀，以分形理論為依據(jù)，在前人研究的基礎(chǔ)上，以球形磨粒、片狀磨粒、切削磨粒、塊狀磨粒及層狀磨粒五種典型磨粒為對象進行了研究。
　　本文首先對分形理論進行介紹，對三種常見分形維數(shù)做了對比，同時選取適用于磨粒的表面輪廓分形維數(shù)及三維表面分形維

3、數(shù)計算方法做了對比分析，通過計算最后選定FAENA法和計盒法用于磨粒分形維數(shù)計算。接著，設(shè)計圖像處理與分形維數(shù)計算一體的MATLAB處理程序，對磨粒圖片進行灰度轉(zhuǎn)換、平滑濾波、銳化濾波、圖形分割、提取邊界，最終根據(jù)邊界信息計算出磨粒輪廓分形維數(shù)，根據(jù)激光掃描共聚焦顯微鏡提供的三維表面信息計算出磨粒表面三維分形維數(shù)。最后，對利用激光掃描共聚焦顯微鏡拍攝的五種典型磨粒圖片進行處理，計算出磨粒輪廓分形維數(shù)及磨粒表面三維分形維數(shù)并對其進行統(tǒng)計分