[發明專利]一種基于計算機視覺的船舶主機氣缸潤滑優化調節方法

在審

• 申請號: 202211414114.1
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN115713031A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張桂臣;張春昌;王立成;李毅凡
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06V10/26;G06V10/762
• 代理公司: 上海唯智贏專利代理事務所(普通合伙) 31293
• 代理人: 劉朵朵

本發明公開了一種基于計算機視覺的船舶主機氣缸潤滑優化調節方法，屬于船舶動力系統技術領域。該方法包括：建立船舶主機潤滑數據庫，用于氣缸潤滑分析與質量評估；采集當前每個氣缸的氣缸潤滑數據，并對所述氣缸潤滑圖像集數據進行預處理；將預處理后的所述氣缸潤滑圖像集進行圖像分割及聚類分析，對比所述船舶主機潤滑數據庫得到結碳、臟污、劃痕、磨損程度的特征識別結果；針對所述特征識別結果進行氣缸潤滑質量評估得到評估等級，并根據所述評估等級進行氣缸潤滑優化調節。本發明利用計算機視覺技術定量化處理通過船舶主機掃氣道檢查氣缸潤滑的結果，綜合歷史數據分析，得到評估等級，克服人工觀察憑經驗定性描述的不足和失誤。

技術領域

本發明涉及船舶動力系統技術領域，特別涉及一種基于計算機視覺的船舶主機氣缸潤滑優化調節方法。

背景技術

摩擦/磨損與潤滑是機械運動的基礎和關鍵技術，相關研究多集中在摩擦機理、磨損分析、潤滑油及其質量檢測、故障診斷等領域。船舶低速機氣缸潤滑的研究多是被動的、事后的，缺少氣缸潤滑過程優化控制技術和方法。

船舶主機為低速二沖程柴油機，其氣缸潤滑是輪機管理的難點和重點，氣缸潤滑過程管理水平決定了低速柴油機壽命的關鍵因素之一，其管理不當經常發生拉缸現象，影響船舶營運與安全。而決定氣缸潤滑質量優劣的關鍵因素是氣缸油堿值和注油率，目前沒有可量化的、固定規律遵循的經驗或標準來控制氣缸潤滑質量，多是些氣缸潤滑過程管理的經驗性描述和注油率憑人工經驗試探性調節，缺少氣缸潤滑計算機視覺先進技術的應用研究。

船舶輪機員流動性大，在一艘船上工作時間10個月左右，交接班中對本輪主機氣缸潤滑的經驗難以有效傳授給接班輪機員，其再上另一艘船工作時會利用其他船的工作經驗，出現失誤的概率較大，同時又需要重新摸索新上船的氣缸潤滑優化調節方法。特別地，船舶燃燒的燃油因不同產地、不同供油商出現了燃油質量不可控、成分復雜，主機所燒燃油改變，氣缸潤滑需要重新調節；另一方面，海況及船舶工況多變造成燃燒不穩定，氣缸潤滑需要及時調節，這都對氣缸潤滑油堿值-注油率優化調節提出了挑戰。

因此，利用計算機視覺開發氣缸潤滑掃氣道圖像分析技術代替人眼對氣缸潤滑質量的分類識別和等級評定應用于氣缸注油率調節，解決氣缸潤滑優化管理的難題具有重要意義和推廣應用價值，填補輪機管理領域上的空白。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明基于計算機視覺的氣缸潤滑調節可防止缸套過度磨損，解決輪機員經驗不足的問題，填補輪機管理領域上的空白。

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于計算機視覺的船舶主機氣缸潤滑優化調節方法，包括：

(1)建立船舶主機潤滑數據庫，包括出廠臺架氣缸的氣缸潤滑圖像集、氣缸潤滑油數據和掃氣道殘油數據，以及前期運行中采集的歷史氣缸的氣缸潤滑圖像集、氣缸潤滑油數據和掃氣道殘油數據；

(2)實時采集當前氣缸的氣缸潤滑圖像集、氣缸潤滑油數據和掃氣道殘油數據，并對所述當前氣缸的氣缸潤滑圖像集進行預處理；

(3)將預處理后的所述當前氣缸的氣缸潤滑圖像集進行圖像分割及聚類分析，對比所述船舶主機潤滑數據庫得到結碳、臟污、劃痕、磨損程度的特征識別結果；

(4)針對所述特征識別結果進行氣缸潤滑質量評估得到評估等級，并根據所述評估等級進行氣缸潤滑優化調節。

進一步的，所述步驟2中的將所述當前氣缸的氣缸潤滑圖像集進行預處理包括：

圖像校正：對所述當前氣缸的氣缸潤滑圖像集中圖像進行區域定位并提取圖像特征信息，利用Hough變換進行直線測量、計算傾角，然后進行圖像旋轉得到圖像校正結果；

圖像平滑濾波：基于形態學的權重自適應圖像去噪法，減少圖像噪聲和圖像采集過程中隨機噪聲，采用中值濾波法，將像素鄰域的灰度值排序后取中位數值為中心像素的新灰度值，使鄰域內亮度值突變像素出現在序列的首或尾，中值濾波算法將其消除；