航空发动机滑油滤磨屑图像检测与识别技术研究

摘要

随着机械工业和航空技术的不断发展，航空发动机的结构日益复杂，其润滑系统中各摩擦副零组件更趋于高载荷、高温、高速及轻质量，更加容易发生各种磨损故障，从而严重影响发动机的安全性和可靠性。润滑系统滑油滤上的金属屑，包含了大量反映发动机工作状态是否正常的有用信息，滑油滤监控已成为国内外新一代发动机监控的发展趋势。研究发动机滑油滤磨屑监控方法，建立定量化、标准化的便于操作的工艺方法和监控标准，提高发动机润滑系统故障预报成功率，对于解决发动机安全使用的难题及完成战训飞行任务具有重要意义。鉴于此，本文进行了基于滑油滤图像分析的航空发动机磨损状态自动检测系统研究。
　　 第一、阐述了典型航空发动机润滑系统的组成及其工作原理；分析了发动机磨损形成机理；并介绍了航空发动机滑油滤磨屑检测原理及方法。
　　 第二、本文研究了滑油滤磨屑磨损特征的提取技术。针对滑油滤磨屑图像，首先运用图像自动阈值分割技术提取磨屑面积特征量；其次运用数学形态学方法提取磨屑堆积面积；最后，运用小波边缘检测技术提取磨屑周长特征量。
　　 第三、运用多元回归方法进行磨损烈度识别。该方法利用磨屑图像提取出来的磨损特征量及相关图像的磨损烈度值进行多元回归分析，并针对回归结果进行假设性检验。最后，用算例验证了该方法的有效性。
　　 第四、提出了一种基于野点检测的磨屑图像识别方法。该方法通过对正常磨屑案例图像特征量求取正常域边界，建立野点检测模型。有效地解决了滑油滤磨屑图像正常样本获取容易，异常样本获取困难的问题。最后，通过算例验证了该方法的有效性。
　　 第五、利用Microsoft Visual C++6.0和Microsoft Access 2003数据库开发了发动机滑油滤监控系统EOFMS（Engine Oil Filter Monitor System）。构建了系统的整体架构，实现了基于多元回归的磨屑图像诊断功能和基于野点检测的磨屑图像识别功能等。