基于图像处理的制动盘裂纹检测系统研究

论文摘要

随着城市化的发展，人口密度的增加，城市轨道交通作为重要的出行工具已成为一种新的低碳环保出行方式，受到越来越多的关注。事实证明它可以有效的解决城市交通压力，提高出行效率。城市轨道交通具有站间距短，制动频繁，发车间隔短，车辆利用率高等特点，因此在安全性和可靠性方面有更高的要求；其中制动系统是保证车辆行车安全性和可靠性的关键部件，而制动盘是重中之重，其性能和状态好坏直接影响车辆的制动性能。因此对制动盘进行行之有效的检测对于保证城市轨道交通车辆的运营安全具有十分重要的意义。本文主要做了以下几个方面的工作：首先对损坏的城市轨道交通车辆的制动盘进行大量的统计分析，结合相关理论得出制动盘失效的主要失效形式为裂纹，并对裂纹的规律和特性进行研究，选择需要提取的故障特征参数和物理量。其次，在分析当前数字图像处理技术、无损检测技术以及车辆故障诊断技术等现状的基础上，结合小波变换和图像处理，提出了一种新的裂纹提取算法，为实现制动盘裂纹在线实时监测提供了有效的解决方法。初步设计了轨道交通车辆制动盘裂纹检测系统，该系统原理是用CCD摄像头采集制动盘图像，传送给图像处理系统，经处理后得出制动盘出现裂纹的特征并预警。同时把裂纹较密集的图像数据传给上位机做进一步处理；并对该系统进行了简单的介绍。最后，对轨道交通车辆制动盘裂纹检测系统的算法进行了系统仿真与实验，实验结果表明该检测方法可靠性好、准确率高。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 车辆故障诊断现状
• 1.2 数字图像技术发展现状
• 1.2.1 基本内容
• 1.2.2 主要特点
• 1.2.3 技术应用
• 1.2.4 数字图像技术处理裂纹的优势
• 1.3 本课题的实际意义和研究目的
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.4.1 城市轨道交通车辆制动盘裂纹检测系统
• 1.4.2 技术路线
• 1.4.3 论文主要内容
• 第二章 城轨交通车辆制动盘失效分析
• 2.1 概述
• 2.2 制动盘失效形式及产生原因
• 2.2.1 制动盘失效形式
• 2.2.2 裂纹形成原因
• 2.3 制动盘裂纹现状调查
• 2.4 小结
• 第三章 数字图像处理技术
• 3.1 图像增强
• 3.1.1 灰度变换
• 3.1.2 直方图均衡化
• 3.2 图像分割
• 3.2.1 迭代式阀值分割法
• 3.2.2 OTSU 阀值分割法
• 3.2.3 最大熵阈值法
• 3.3 形态学
• 3.3.1 二值形态学
• 3.3.2 灰度形态学
• 3.4 图像理解
• 3.4.1 裂纹识别
• 3.4.2 裂纹特征的测量
• 3.5 小结
• 第四章 小波变换
• 4.1 连续小波变换
• 4.2 离散小波变换
• 4.3 多分辨率分析及 Mallat 快速算法
• 4.3.1 尺度函数与尺度空间
• 4.3.2 多分辨率分析
• 4.3.3 正交小波基构造
• 4.3.4 mallat 算法
• 4.4 小结
• 第五章 制动盘裂纹检测系统方案设计及实验仿真
• 5.1 制动盘裂纹检测系统要求及方案设计
• 5.1.1 系统要求
• 5.1.2 制动盘裂纹检测系统方案设计
• 5.2 系统的硬件平台
• 5.2.1 CCD 摄像头
• 5.2.2 图像采集卡
• 5.2.3 工控机
• 5.3 制动盘裂纹检测系统
• 5.3.1 软件的功能概述
• 5.3.2 裂纹识别流程
• 5.3.3 软件展示
• 5.4 仿真与实验
• 5.4.1 仿真软件介绍
• 5.4.2 图像处理流程
• 5.4.3 小波基的选择
• 5.4.4 仿真结果
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文