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基于磨损识别的齿轮故障诊断研究

作　者: 何小华
导　师: 何毅斌
学　校: 武汉工程大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 齿轮故障数字图像处理磨损检测诊断系统
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 56次
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内容摘要

齿轮是机械设备中最常用的一种传动零件，在动力的传递过程中起着重要的作用，其正常的工作状态和可靠性是确保传动系统效率的有力保障。目前，对齿轮进行故障诊断的常用技术包括传统诊断技术和智能诊断技术，如振动监测技术、噪声监测技术、油液分析、红外热成像、无损探伤、声发射技术和神经网络、模糊逻辑、专家系统、遗传算法等，它们在齿轮运行状态监测和故障诊断中均有着重要的应用。随着图像处理技术的不断发展，在机械工业中的应用也越来越广泛。为此，本文提出了一种基于数字图像处理技术的故障诊断研究思路，将其应用到齿轮磨损故障诊断中进行了研究，为齿轮磨损检测提供了一种全新的手段，实现了通过磨损图像识别的方法进行齿轮磨损故障的判别。本文的研究工作以建立可供实际应用的齿轮磨损故障判别系统为目标，分为五大部分：首先对齿轮图像进行了预处理研究，通过对图像中存在的各种失真和噪声进行了处理，获得了一幅干净且目标特征清晰的图像；其次是对齿轮图像的边缘检测和提取算法进行了研究，通过比较分析选择最优算子，提取出了能够真实反映实际轮齿边缘的齿廓曲线；再对图像进行离散化处理，将通过解析式获得的标准齿轮齿廓与通过图像识别获得的实际齿廓进行了对比研究，得出了齿轮磨损量；然后为了获得齿轮磨损量的阈值，进行了齿轮磨损实验；最后对故障诊断系统进行了开发，利用相关软件建立了一套可视化的齿轮磨损故障诊断系统。本文研究内容涉及到多种数字图像处理技术和系统开发技术，研究思路与方法比较新颖，目前国内进行的相关研究较少，因此具有一定的理论意义和创新价值。该方法丰富了齿轮故障诊断技术，为齿轮零件的磨损故障诊断提供了一个新的方向，具有极大的现实意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-22
  1.1 研究背景及意义  10-11
    1.1.1 研究的背景  10-11
    1.1.2 研究的意义  11
  1.2 机械设备故障诊断的发展及研究现状  11-13
  1.3 齿轮故障诊断技术  13-16
  1.4 数字图像处理的发展及应用  16-20
  1.5 本文研究的主要内容  20-22
第2章数字图像与处理  22-48
  2.1 引言  22
  2.2 图像数字化  22-24
  2.3 图像归一化  24-25
  2.4 图像复原  25-35
    2.4.1 图像退化与复原处理模型  25-26
    2.4.2 图像复原技术  26-33
    2.4.3 图像的几何畸变校正  33-35
  2.5 图像的几何变换  35-37
  2.6 图像增强技术  37-46
    2.6.1 直方图修正  37-40
    2.6.2 灰度切割  40-42
    2.6.3 图像滤波  42-46
  2.7 小结  46-48
第3章齿轮齿廓曲线提取  48-58
  3.1 引言  48
  3.2 图像边缘检测算法的研究与分析  48-56
    3.2.1 梯度算子  49-52
    3.2.2 方向算子  52-53
    3.2.3 LOG 算子  53-54
    3.2.4 CANNY 算子  54-56
  3.3 实验结果分析比较  56-57
  3.4 小结  57-58
第4章齿轮齿廓磨损量的识别  58-70
  4.1 引言  58
  4.2 标准齿轮齿廓曲线的获取  58-61
  4.3 边缘坐标的提取与标定  61-63
  4.4 齿廓曲线的比较分析  63-68
    4.4.1 图像的几何校正  64-65
    4.4.2 齿轮齿廓曲线的比较  65-68
  4.5 小结  68-70
第5章齿轮磨损实验  70-76
  5.1 引言  70
  5.2 齿轮磨损的故障机理  70-71
  5.3 齿轮磨损实验系统组成  71-74
    5.3.1 实验装置  71-72
    5.3.2 数据采集系统的组成  72
    5.3.3 实验原理  72-74
  5.4 实验数据的采集与处理  74-75
  5.5 小结  75-76
第6章齿轮故障诊断系统的设计与实现  76-90
  6.1 引言  76
  6.2 系统概述  76-78
  6.3 系统的设计与实现  78-84
    6.3.1 齿轮故障诊断系统的设计  78-81
    6.3.2 齿轮故障诊断系统的实现  81-84
  6.4 软件界面及主要功能模块介绍  84-88
    6.4.1 软件界面  84-85
    6.4.2 功能模块介绍  85-88
  6.5 小结  88-90
第7章结论与展望  90-94
  7.1 全文总结  90-91
  7.2 展望  91-94
参考文献  94-98
攻读硕士期间已发表的论文  98-100
致谢  100

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