基于图像处理的洗煤机故障诊断

论文摘要

故障诊断就是对系统所处的状态进行监测，判断其是否正常，当出现异常时分析其产生的原因和部位，并预报其发展趋势。故障诊断作为一门新兴的综合性边缘学科，经过了近四十年的发展，已初步形成了比较完整的学科体系。就其技术手段而言，已逐步形成以振动诊断、油样分析、温度监测和无损检测探伤为主，其他技术或方法为辅的局面。就诊断方法而言，除了单一参数、单一故障的技术诊断外，目前多参量、多故障的综合诊断已经兴起。故障诊断方法多样，针对不同故障情况需灵活使用。本课题研究的洗煤机，由于其机构众多，应采取不同的数据检测方法进行故障诊断。本课题主要研究洗煤机筛板的故障诊断方法，通过对洗煤机生产的煤粒进行检测，以煤粒大小的变化来判断洗煤机筛孔的磨损情况。课题研究中煤粉颗粒物理特性的测量，目前有多种关于煤粉粒径方面的测试技术，这些方法都存在一些局限性。随着图像处理技术的日益发展，基于图像处理技术的颗粒检测方法得到了应用。人们正尝试应用图像分析来直接获得颗粒的信息，并对颗粒进行形态分析。本文根据图像处理的原理，利用数码相机获取煤粒图像，进行图像类型转换、插值运算、二值化运算、灰度增强、滤波运算等预处理。经过上述处理将得到相对清晰的煤粒图像。利用测量煤粒的大小进行煤粒图像处理研究，因此需将煤粒图像进行有效分割。阀值分割、边缘检测、区域生长法与、形态学都是图像分割的有效手段。本文对上述方法进行试验，对其对比后，选取形态学方法作为本研究内容的图像分割方法。经过上述处理，得到轮廓清晰的煤粒图像。利用Matlab特征提取函数提取该图像中煤粒面积，得到煤粒数据。计算不同面积煤粒在总面积中的百分比，画出煤粒百分比图，根据图形分布判断洗煤机是否出现故障。上述图像处理采用Visual BASIC 6.0和Matlab 7.0混合编程的方式，充分发挥两种软件的优点，利于用户编程。Matlab 7.0功能强大，是一种高效的工程计算语言。在图像处理方面，MATLAB为图像读取、图像转换、图像变换、图像增强、图像分割等图像处理提供了实用而强大的工具。Visual BASIC 6.0向用户提供了一个完整的开发工具，可以轻松地开发应用程序，编制用户界面，简单可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 故障诊断及其分类
• 1.1.2 故障诊断的基本环节及思维方法
• 1.1.3 故障诊断的研究及发展
• 1.1.4 洗煤机故障诊断方法的研究
• 1.2 煤粒检测研究状况
• 1.3 数字图像处理技术
• 1.3.1 数字图像处理的优点
• 1.3.2 数字图像处理方法
• 1.3.3 数字图像处理的内容
• 1.3.4 图像处理的应用
• 1.4 煤粒图像检测的研究状况
• 1.5 主要研究内容和研究目标
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目标
• 第二章 实验环境的设计与实现
• 2.1 煤粒图像检测系统原理
• 2.2 图像采集系统的实现
• 2.2.1 照明环境
• 2.2.2 光线对图像采集的影响
• 2.2.3 照明环境的设计
• 2.3 数码相机的选择
• 2.3.1 像素与分辨率
• 2.3.2 数码相机的选择
• 2.4 计算机的选择
• 2.4.1 计算机选择的常见问题
• 2.4.2 计算机的选择
• 第三章 开发软件的选择
• 3.1 MATLAB 7.0的选取
• 3.1.1 Matlab软件介绍
• 3.1.2 Matlab 7.0强大的图像处理功能
• 3.2 系统开发语言的选择
• 3.2.1 VB语言
• 3.2.2 VB与MATLAB混合编程
• 3.3 小结
• 第四章 煤粒图像预处理
• 4.1 图像文件的读取
• 4.1.1 煤粒图像的获取和读取
• 4.1.2 图像的显示
• 4.2 煤粒图像的插值运算
• 4.2.1 插值运算
• 4.2.2 图像大小的调整以及程序实现
• 4.3 煤粒图像类型转换
• 4.3.1 图像类型介绍
• 4.3.2 图像类型转换及其程序实现
• 4.4 煤粒图像增强
• 4.4.1 煤粒图像灰度变换增强
• 4.4.1.1 直方图灰度变换
• 4.4.1.2 直方图均衡化
• 4.4.1.3 对比度自适应直方图均衡化
• 4.4.1.4 程序实现及图像对比
• 4.4.2 煤粒图像滤波增强
• 4.4.2.1 空域滤波
• 4.4.2.2 中值滤波
• 4.4.2.3 中值滤波的程序实现以及图像显示
• 4.5 小结
• 第五章 煤粒图像分割
• 5.1 图像分割介绍
• 5.2 图像阈值分割
• 5.2.1 图像阈值分割介绍
• 5.2.2 阈值的选取方法
• 5.2.3 程序实现及分割效果
• 5.2.4 阈值分割效果分析
• 5.3 边缘检测
• 5.3.1 边缘检测介绍
• 5.3.2 用各种算子边缘检测研究
• 5.3.3 常用的边缘检测算子的设计
• 5.3.4 边缘检测的程序实现即图像显示
• 5.3.5 边缘检测的效果分析
• 5.4 区域生长法
• 5.4.1 四叉树分割算法原理
• 5.4.2 四叉树分解过程
• 5.5 形态学方法
• 5.5.1 腐蚀与膨胀
• 5.5.2 开、闭运算
• 5.5.3 基于分水岭的图像分割及其程序实现
• 5.5.4 基于开、闭运算的图像分割方法的探讨
• 5.6 小结
• 第六章 特征值的提取和故障诊断的实现
• 6.1 数据的提取和显示
• 6.1.1 特征量
• 6.1.2 测量工具的标定
• 6.1.3 特征量提取的程序实现
• 6.1.4 图像显示
• 6.2 数据检测精度分析
• 6.3 洗煤机故障诊断的实现
• 6.4 小结
• 第七章 用户系统的设计
• 7.1 用户系统设计目的
• 7.2 系统功能功能设定
• 7.3 VB调用MATLAB的实现
• 7.3.1 Matlab的调用
• 7.3.2 程序实现
• 7.4 用户界面设计
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 讨论
• 8.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文