故障树分析法在数控加工中心故障诊断系统中的应用研究


 

备注:为保证文章的完整度,本文核心内容都PDF格式显示,如未有显示请刷新或转换浏览器尝试!

 

   随着工厂自动化程度的提高,数控加工中心已经成生产线上的关键设备,如果出现故障但维修不及时,往往会波及到整个生产过程,长时间停机将会造成巨大的经济损失..数控加工中心是由主机、数控装置、驱动装置、辅助装置等多个子系统构成的复杂机电系统,其故障产生的原因往往比较复杂:因此,有必要采用故障树分析法对数控加工中心故障进行分析,按层级建立故障树,并以此作为专家系统的知识获取,能有效建立基于规则的故障诊断系统..

   1故障树的建立和分析

   数控加工中心是由PLC电气控制、伺服、机械传动、液压静压、冷却、排屑、刀具等综合在一起的机电设备,其中包括床身机械、齿条齿轮丝杠传动、润滑静压冷却、电气控制、伺服模块、伺服电机及制动、测量系统、计算机控制及其他..把系统功能进行层次分解,通过表示数控系统中各个子模块之间关系的方法,将系统的功能用它的下级子系统的功能来表示,而其子模块的功能又用它本身的各功能模块的功能表示系统功能的这种层次分解,也就是系统故障分析过程中的模拟,功能分解的结果就是一棵故障树..这个故障树共有四层:第0层顶事件,即系统故障;第1层中间事件是可能引起系统故障的各个子系统故障;第2层中间事件为可能引起子系统故障的各个功能模块故障;而第3层即底事件,是引起系统故障的最终不可分割的功能子模块故障。

   2数控加工中心故障诊断专家库

   数控加工中心的专家知识库是依据数控加工中心的故障树建立的,专家系统是将人类专家的知识、经验输入到计算机中,使计算机能够“思考”和“推理”,从而解决问题的人工智能方法。一个专家系统由知识获取系统、知识库、推理机、解释器、输入输出系统组成。

   故障树和专家系统知识库的联系在于:故障树的顶事件对用于专家系统要分析解决的任务,故障树的每个最小割集就是该系统的故障原因,对应于专家系统要推理的最终结果,故障树由上到下的逻辑关系对用于专家系统的推理过程,故障树的树枝对应于专家系统中知识库中的规则,其树枝数对应于规则的规则数,知识库的获取来源于故障树。专家系统用知识进行推理和判断,一般采用产生式规则模型,其基本形式为:IK (条件)THE、(操作或结论),知识库的建立过程也就是将故障树中的知识转化为专家系统中规则的过程:

   2. 1知识获取系统

   知识的获取是专家系统的基础,对于故障诊断系统来说,发现故障并通过一定的手段进行解决..这些知识来源于操作人员、技术人员:再经过专家的提炼抽取..最终形成计算机系统能处理的知识:知识获取是一个迭代的过程..通过多次迭代:实现知识库的建立..真正能够满足数控加工中心的故障诊断:

   2. 2知识库设计

   专家系统的工作过程是获得知识并加以应用的过程..处理知识的首要问题就是如何表示知识的问题:对于真正的专家来说,知识就是经验,是无形的,但是要形成计算机专业家系统,就必须用规范的语言将知识描述出来,这就需要对知识进行编码,也就是知识的符号化过程..需要把知识编码成为一种合适的数据结构,可以在计算机系统中存储并处理。数控加工中心故障诊断专家系统知识库,主要采用框架表示法,知识库中的每条知识又是采用规则来表示:

   (1) 规则表示法.规则表示法将指定原因信息与某些故障相关联..对新信息或需要执行的故障过程做出断言:规则表示的知识中,一般都引入阈值和权值..其中阈值用来表示应该肯定还是否定的限度,权值表示同一规则中不同条件的重要程度,如果条件的置信度大于阀值,则该条件表示一条肯定事实,否则该条件表示一条否定事实..而“权值_'是反映其功能关键程度、故障概率和检测代价的参数,权值越大说明该条件越重要,在推理过程中更应作为优先考虑的对象..

   (2) 框架表示法。针对本文用故障树来分析数控加工中心故障,虽然其内容不同,但都可分成顶事件、中间事件和底事件,都有故障树节点,存在一些共同属性。因此我们可以把这些共同属性分离出来,建成一个上层框架,再把各类事件独有的属性分别构成下层框架,并可在下层框架间隔设立一个专用的中间层,反映上、下层之间的关系,指出其上层框架,以建立上下框架间联系,下层框架还可以继承其上层的属性和值,既减少知识冗余和保持知识一致性,又节约了时间和空间:

   2.3推理机设计

   推理就是对数据加工中心故障进行识别,其过程就是将数据库中的事实与知识库中的规则进行匹配的过程:推理机是故障诊断专家系统的核心:该系统就是根据操作人员所感知到的故障现象,并将特征输入到系统中,利用知识库中的知识,并按照一定的推理策略逐步求解问题..故障诊断专家系统知识库的设计中,将故障树知识转化成基于规则的专家系统知识。本系统采用基于规则的推理,采用正向推理为主、反向推理相结合的混合推理模式:其推理流程为:先初始化系统,根据编号初步确定故障树中各节点事件的优先级;然后根据系统中提供的故障模式,系统从规则库中选择规则对两者进行模式匹配,匹配成功则进行故障树下一节点的故障诊断,直到进行到底事件也就是叶节点;最后给出诊断结果

   2.4解释器设计

   解释器是对推理结果的解释,通常推理结果只是简单的描述,对于用户来说,还需要将结果转换成可以理解的语言:

   2.5输入输出系统

   输入输出系统是数控加工中心故障诊断系统与用户间交互的平台,通过这个平台,操作人员可以进行故障知识的积累,也可以进行故障的诊断操作-

   3系统实现

   本系统基于1 Net平台,应用VTPF技术进行开发,充分利用关系数据库,实现统一的数据存储..在关系数据方面,该系统采用SQLSrn_er数据库,实现知识库数据以及推理规则的存储,保证了数据的安全性和系统的稳定性..

   由于该系统采用.m't平台开发,使用模块化的组织方式,整个系统具有良好的交互性、可用性和可扩展性,有利于系统的维护和升级.应用故障树技术进行数控加工中心的故障诊断,极大地提高的故障诊断效率:

   4结语

   本文在深入分析了数控加工中心典型故障后,结合当前先进的故障诊断技术,将故障树分析法和专家系统应用于数控加工中心的故障诊断..用层次分析法构建了数控加工中心的故障诊断模型,建立了专家系统的知识库和推理机,应用技术完成了数据加工中心故障诊断专家系统的开发。此系统方便用户对故障进行快速的诊断判别和维修。

 

 

标签: 加工中心  
分类: 加工中心  
上一篇概念设计阶段加工中心基础大件质量的优化方法
下一篇关于数控加工中心状态监测系统的研究

加工中心  相关内容

——

16

2018-10

超重型数控龙门移动加工中心设计

0 引言近年来,我国机械工业进入高速发展阶段,机械市场对重型机床、超重型机床要求明显提升。为了满足市场需求,就一定要提升超重型数控龙门移动加工中心效能,对其设计进行深入研究。同时提高超重型数控龙门移动加工中心加工能力,有利于提高我国工业实力和基础装配的制造实力,满足我国冶金业、电… [了解更多]

16

2018-10

数控龙门加工中心专项修理方案

1 设备简介XK2130 数控龙门镗加工中心,武汉重型机床厂生产,2007 年到货,2009 年9 月安装调试完成投入生产,工作节奏为两班制, 设备总体状况良好,目前在用,未进行过大修。2 设备现状说明目前设备的几何精度及位置精度超差,使精密工件及精加工工件不能满足图纸要求 [1… [了解更多]

15

2018-10

龙门五面加工中心数控精度恢复探索实施

1 背景介绍数控机床做为一种高精度、高效率、稳定性强的自动化加工设备,已经成为机械行业必不可少的现代化技术装置。数控机床的数控精度是影响其高精度性能的一个重要方面,因而也是数控机床确保加工过程中精度的一个重要项目。公司 08 年购买的 TKA57200X400 型数控龙门五面加工… [了解更多]

15

2018-10

HNC-21M系统用于镗铣加工中心再制造

福建浔兴拉链科技股份有限公司于 2006 年向武汉华中数控系统有限公司购买的 XK731 数控镗加工中心,采用华中Ⅰ型 HC- NC-IHA 数控系统控制。该系统是由华中数控系统有限公司研制开发的基于PC-NC 的经济型数控系统,其结构是在个人 PC 计算机(486 以上)安装控… [了解更多]

31

2018-07

加工中心精度调整检查表C04-022

加工中心精度调整检查表机床型号:机床编号:检查日期:检查项目测试方法与图表容许差mm测量值判定签字Z轴相对于XY轴垂直度用直角规测量X、Y轴最大差值Z轴相对于测量圆筒X轴倾斜度0.01/300mmZ轴相对于测量圆筒Y轴倾斜度0.01/300mmZ轴相对于工作台顶面平行度Z轴相对于… [了解更多]


产品中心

——