基于CCD图像的齿轮点蚀面积计算

基于CCD图像识别的齿轮点蚀面积计算

摘     要

齿轮传动在各类机械中都有广泛的应用，齿面点蚀是齿轮失效形式的一种，属于齿面的疲劳损伤。齿轮在接触疲劳试验台上进行试验时，可能出现接触疲劳失效，也可能出现齿面的应力循环次数超出规定的循环基数N0而未失效。接触疲劳失效的判据是齿面的点蚀损伤程度。点蚀损伤程度用齿面点蚀面积率表征，本文通过对齿轮点蚀的CCD图像识别分析，使用MATLAB软件计算出齿轮点蚀的面积，给出了点蚀图像获取、处理和分析的方法与步骤。确立了标定、预处理、图像阈值分割和特征提取的实现方法。其中，根据点蚀图像的特点提出了基于点蚀图像灰度期望值和方差的线性灰度变换法；针对不同的图像采用两种不同的阈值分割方法的策略；确定了点蚀图像分析的特征参数；研究了一种高效的区域标记合并算法。

关键词：CCD图像 齿轮点蚀 MATLAB 面积计算

目  录

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目  录 iii

第一章 绪论 1

1.1 研究的背景与意义 1

1.2 研究方法与系统描述 1

1.2.1 MATLAB软件简介 1

1.2.2 齿面点蚀的观测方法 4

1.2.3 CCD图像简介 6

1.3 本章小结 9

第二章 齿轮点蚀 10

2.1 点蚀的产生与预防措施 10

2.2 齿轮疲劳点蚀试验台 10

2.3 本章小结 13

第三章 齿面点蚀的图像分析 14

3.1 齿面点蚀的观测 14

3.2 点蚀图像的获取 14

3.3 点蚀图像的预处理 15

3.3.1 选取点蚀区域 15

3.3.2 彩色图像灰度化 16

3.3.3 灰度变换 17

3.3.4 点蚀图像分割 17

3.4 面积计算 18

3.4.1 去噪与孔洞填充 18

3.4.1 连通区域标记 20

3.4.3 计算点蚀面积率 21

3.4.4 实际面积计算 22

3.5 实例分析 22

3.6 本章小结 24

第四章 总结 25

致  谢 26

参考文献 27

附  录 28