船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法技术

本发明专利技术公开了船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，包括：在齿轮运行时使用红外热像相机获取齿轮齿面RGB图像和热像图；对齿面RGB图像和热像图进行分割，得到完整且单一的纯齿面RGB图像和纯齿面热像图像；对纯齿面RGB图像，采用预设的算法筛选出疑似缺油区域；对纯齿面热像图进行分析获取特征数据；根据疑似缺油区域对应的热像图特征数据，按照预设的逻辑判定步骤判定相关区域缺油程度；得到缺油区域位置和缺油程度等级，采取相应措施。本发明专利技术可实时监测、精准判断齿面润滑效果，极大的减少了设备磨损和润滑油损耗，降低了人工成本。

【技术实现步骤摘要】
船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法
本专利技术涉及润滑油状态监测领域，具体涉及一种船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法。
技术介绍
船闸人字门一般采用大型开式齿轮传动来控制人字门开启与闭合，开式轮齿的润滑是确保船闸安全运行的重要工作内容。开式齿轮一般用于大型重载传动场合，完全暴露在外面，齿面容易磨损，因此需要保持比较好的润滑状态。开式齿轮的润滑一般通过在齿面涂抹润滑脂，跑合数分钟后形成润滑油膜来保护，油膜厚度一般小于5μm。随着开式齿轮运行时间越来越久，油膜会慢慢变薄甚至破损，当油膜破损严重时会失去润滑效果，增大齿面点蚀的风险。因此需要准确判断开式齿轮的润滑状态，及时补油避免设备磨损。传统工业环境下大型开式齿轮是否需要补油，是通过工程师根据现场观察和自身经验来进行判断，其判断无法对缺油程度、缺油区域给出定量判断，因此为了确保润滑效果通常采用定期全齿面涂抹的方式补油，往往会造成润滑脂大量浪费。且传统方法需要具有一定经验的人工定期巡检做出判断，人工劳动强度较大，无法实现在线实时监测和判断。因此，有必要研究一种实时、在线、准确的大型开式齿轮润滑状态监测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述技术问题，提供一种船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，在齿轮运行时采集齿轮的RGB图像和热像图，利用连通域提取算法确定图像中的疑似缺油区域，从对应的热像图中得到疑似缺油区域的热度分布特征数据，判断疑似缺油区域的缺油程度。本专利技术的技术方案是船闸启闭机大型开式齿润滑状态监测方法，包括以下步骤：步骤1：在齿轮运行时使用红外热像相机获取齿轮齿面RGB图像和热像图；步骤2：对步骤1中获取的齿面RGB图像和热像图进行分割，得到完整且单一的纯齿面RGB图像和热像图像；步骤3：对步骤2中的纯齿面图像，采用预设的算法筛选出疑似缺油区域；步骤4：对步骤2中的纯齿面热像图进行分析获取热度分布特征数据；步骤5：根据疑似缺油区域对应的热像图的热度分布特征数据，按照预设的逻辑判定步骤判定相关区域缺油程度；步骤6：根据步骤5判定的相关区域缺油程度，确定缺油区域位置和缺油程度等级，根据不同缺油等级给出相应提示。所述步骤3中，筛选出疑似缺油区域的预设算法步骤如下：步骤3.1：将步骤2获得纯齿面图像灰度化，得到纯齿面灰度图像；步骤3.2：使用最大类间方差法自适应阈值分割步骤3.1中的灰度图像得到二值图像；步骤3.3：对二值图像进行腐蚀操作后再进行膨胀操作，去除图像噪声，使用孔洞填充得到较为完整的黑白连通域；步骤3.4：设定阈值T1，检索图像中所有白色连通域，将像素点小于T1的连通域剔除，剩下面积比较大的白色连通域；步骤3.5：根据步骤3.4中得到剩下白色连通域的位置坐标，在灰度图中标记出对应区域；步骤3.6：计算步骤3.5中标记区域的梯度值图像；步骤3.7：设定阈值T2，对步骤3.6中获得的选取区域图像求梯度均值，即对区域梯度图像中所有元素求和并将所求之和除以元素总数得到选取区域梯度均值，若该值大于T2即认为该区域具有不均匀反光特性，判断为润滑油面，反之则判断为金属面，将判断为金属面的区域作为疑似缺油区域。所述步骤4中，分析齿轮热像图得到特征数据的步骤如下：步骤4.1：根据步骤2得到的纯齿面热像图像素值计算热像均值I1，即所有像素值之和除以像素总数；步骤4.2：根据步骤3.5中标记的区域坐标，将热像图中对应区域标记并提取出来，计算提取区域的热像均值I2，计算热度差I＝I2-I1；步骤4.3：将疑似缺油区域即金属可见区域作为近似接触面，计算接触面积加权热度差E＝I*M，其中M为该区域面积，数值为该区域像素点数量。所述步骤5中，通过逻辑判定确定缺油程度的判定步骤如下：步骤5.1：从首次运行开始，按照齿轮编号和区域位置保存每个监测到的疑似缺油区域，并为每个区域设定一个初值为0的缺油指数K；步骤5.2：设定热度差高阈值Th，中阈值Tm，低阈值Tl，比较步骤4.3中得到的加权热度差E和设定阈值的关系；步骤5.3：设定缺油分值Kh，Km，Kl，根据加权热度差E和设定的热度差高阈值Th，中阈值Tm，低阈值Tl关系，更新区域的缺油指数K值；步骤5.4：在每次运行时都将缺油指数K值进行更新，根据缺油指数K值的大小判定缺油程度，齿轮补润滑油后，将涂润滑油区域的K值重置为0。所述步骤6，缺油程度等级划分为：重度缺油、中度缺油、轻度缺油、不缺油。根据不同缺油等级采取相应处置措施：检测区域处于重度缺油等级，补油；检测区域处于中度缺油等级，预警；检测区域处于轻度缺油等级，提醒；检测区域处于不缺油等级，忽略。相比现有技术，本专利技术的有益效果包括：1)本专利技术的监测方法实现了大型开式齿轮润滑状态的自动监测，根据齿轮的热像图自动判断齿轮的缺油程度，便于对齿轮的润滑状态进行不间断监测，代替人工，节省人力；2)本专利技术的监测方法可区分判断齿轮的缺油程度，根据不同缺油等级向齿轮管理人员发出不同提醒，便于齿轮管理人员制定补油计划，防止出现重度缺油，避免齿轮受损，减小船闸设备非计划停运、受损的风险。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。图1为实施例的船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法流程图；图2为实施例的计算K值、判断缺油程度等级的流程示意图。具体实施方式如图1和图2所示，船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，包括依次执行的以下步骤：步骤1：在齿轮运行时使用红外热像相机获取齿轮齿面RGB图像和热像图。在本实施例中，将热成像相机架设在合适位置后，利用角度传感器得到齿轮转动角度数据作为控制摄像机拍照时机的标准，在每个齿面和摄像机成固定角度时逐个拍摄，保证每个齿面图像都在摄像机拍摄图像的固定位置。步骤2：对步骤1中获取的齿面RGB图像和热像图进行分割，得到完整且单一的纯齿面RGB图像和热像图像。在本实施例中，对齿轮齿面位置进行标定，固定截取该区域图像，在该架设位置下固定截取横坐标480-750纵坐标0-1400矩形区域图像；步骤3：对步骤2中的纯齿面图像，采用预设的算法筛选出疑似缺油区域。在本实施例中，筛选疑似缺油区域包括以下步骤：步骤3.1：将步骤2获得纯齿面图像灰度化，得到纯齿面灰度图像；步骤3.2：使用最大类间方差法自适应阈值分割步骤3.1中的灰度图像得到二值图像；步骤3.3：对二值图像进行腐蚀操作后再进行膨胀操作，去除图像噪声，使用孔洞填充得到较为完整的黑白连通域，孔洞填充步骤如下：步骤3.3.1：对图像进行漫水填充，从像素(0，0)填充颜色；步骤3.3.2：反转漫水填充后的图像，如黑色变为白色，白色变为黑色；步骤3.3.3：使用按位OR运算将阈值图像与反向漫水填充图像组合；步骤3.4：设定阈值T1，检索图像中所有白本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在齿轮运行时使用红外热像相机获取齿轮齿面RGB图像和热像图；/n步骤2：对获取的齿面RGB图像和热像图进行分割，得到完整且单一的纯齿面RGB图像和纯齿面热像图像；/n步骤3：对步骤2中的纯齿面RGB图像，筛选出疑似缺油区域；/n步骤4：对步骤2中的纯齿面热像图处理分析，获取热度分布特征数据；/n步骤5：根据疑似缺油区域对应的热像图的热度分布特征数据，判定相关区域缺油程度。/n

【技术特征摘要】
1.船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在齿轮运行时使用红外热像相机获取齿轮齿面RGB图像和热像图；
步骤2：对获取的齿面RGB图像和热像图进行分割，得到完整且单一的纯齿面RGB图像和纯齿面热像图像；
步骤3：对步骤2中的纯齿面RGB图像，筛选出疑似缺油区域；
步骤4：对步骤2中的纯齿面热像图处理分析，获取热度分布特征数据；
步骤5：根据疑似缺油区域对应的热像图的热度分布特征数据，判定相关区域缺油程度。


2.根据权利要求1所述的船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，其特征在于，步骤3中，所述筛选出疑似缺油区域，具体步骤如下：
步骤3.1：将步骤2获得的纯齿面RGB图像灰度化，得到纯齿面灰度图像；
步骤3.2：使用最大类间方差法自适应阈值分割纯齿面灰度图像得到二值图像；
步骤3.3：对二值图像进行腐蚀操作后，再进行膨胀操作，去除图像噪声，使用孔洞填充得到较为完整的黑白连通域；
步骤3.4：设定阈值T1，检索图像中所有白色连通域，将像素点小于T1的连通域剔除，剩下面积比较大的白色连通域；
步骤3.5：根据步骤3.4中面积比较大的白色连通域的位置坐标，在灰度图中标记出对应区域；步骤3.6：计算步骤3.5中标记区域的梯度值图像；
步骤3.7：设定阈值T2，对步骤3.6中获得的选取区域图像求梯度均值，即对区域梯度图像中所有元素求和并将所求之和除以元素总数得到选取区域梯度均值，若该值大于T2即认为该区域具有不均匀反光特性，判断为润滑油面，反之则判断为金属面，将判断为金属面的区域作为疑似缺油区域。


3.根据权利要求2所述的船闸启闭机大型开式齿轮润滑状态监测方法，其特征在于，所述步骤4包括以下子步骤：
步骤4.1：根据步骤2得到的纯齿面热像图像素值计算热像均值I1，即所有像素值之和除以像素总数；
步骤4....

【专利技术属性】
技术研发人员：齐俊麟，杨冰，李乐新，王忠明，万韬，覃涛，刘豪，边级，蒲浩清，胡晓炯，张页川，陈慧敏，
申请(专利权)人：长江三峡通航管理局，
类型：发明
国别省市：湖北;42