基于分形維數(shù)的磨粒識別方法研究.pdf

1、機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，摩擦副的相對運(yùn)動(dòng)會產(chǎn)生大量的磨損顆粒，這些磨粒由于磨損機(jī)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(jī)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(jī)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(fù)雜性，該過程尚無成熟的理論方法來指導(dǎo)，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(jìn)一

2、步的推廣和應(yīng)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(jì)算機(jī)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(dòng)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(jìn)行了研究。
　　本文首先對分形理論進(jìn)行介紹，對三種常見分形維數(shù)做了對比，同時(shí)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(jì)算方法做了對比分析，通過計(jì)算最后選定FAENA法和計(jì)盒法用于磨粒分形維數(shù)計(jì)算。接著，設(shè)計(jì)圖像處理與分形維數(shù)計(jì)算一體的MATLAB處理程序，對磨粒圖片進(jìn)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(jì)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(jì)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(jìn)行處理，計(jì)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(jìn)行統(tǒng)計(jì)分