[发明专利]基于数控机床故障案例的故障树构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床故障诊断系统，尤其是一种应用基于案例推理解决数控机床故障诊断的方法。

背景技术

现代生产系统中，随着数控机床在自动化生产系统的广泛应用，同时也潜伏着一个很大的问题，即一旦发生故障所造成的直接与间接损失将是十分严重的。因此，及时排除故障成为现代生产系统必须要考虑的问题。由于企业数控机床品种繁多，每一台数控机床故障诊断的经验数据较少，且不同机床其故障机理不同，其它机床积累下的故障数据与诊断经验又无法照搬使用，往往使得数控机床的故障不能及时的得到处理。基于案例的推理(Case-based reasoning，简称CBR)是近年来人工智能领域中兴起的一项问题求解和学习的推理技术，在缺乏大量系统适用的机床故障诊断经验数据的情况下，应用基于案例推理解决问题的思想和方法，为建立机床故障诊断系统，提供了一条切实可行的途径，同时该方法又能收集、处理和利用机床加工过程积累的各种有用的故障诊断经验和数据。基于案例推理的故障诊断系统是通过访问事例库中的同样或相似故障征兆的求解，获得当前故障解决方案的一种推理方法。案例推理系统的关键是实例的表示、组织和检索、实例的修改、维护等方面。然而，该系统仅仅是将故障征兆与故障原因间建立起一种因果关系，供以后发生类似情况时进行查询，以便尽快排除故障。它不能反映出数控机床各种故障现象间的逻辑关系，例如，一种故障征兆可能对应不同的故障原因，其关系无法用案例推理系统表示出来。故障树分析是建立在系统的结构和原理基础上，反映故障的传播方式和故障事件之间因果关系的一种表示方法，可以直观的反映出各种故障现象之间的逻辑关系，是一种适用于复杂系统可靠性和安全性分析的有效工具，已经形成了系统的理论分析方法并应用于各种设备的故障诊断系统之中。然而，建造故障树需要非常熟悉数控机床的结构、故障形式以及相互间的影响关系，是一件困难的工作。

发明内容

本发明是要提供一种基于数控机床故障案例的故障树构造方法，该方法通过故障案例的积累，分析各个故障案例间可能存在的逻辑关系，根据故障树的数学描述模型，自动构成数控机床故障树，供数控机床操作者进行故障诊断。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于数控机床故障案例的故障树构造方法，包括：

(1)基于案例推理的故障诊断系统设计

(1.1)故障案例的表示

根据数控轧辊磨床的故障诊断特点，考虑故障现象、故障原因、故障检测等知识的表达方法，将故障案例抽象为如下形式的多元组：case＝{I，E，P，F，G，T，M，D，A}，其中：

I--案例号：case i

E--故障现象：E₁，E₂，…，E_q，其中，E_i＝{e_i，d_i}，e_i为定性征兆，d_i为征兆现象的级别；

P--故障部位：P_i

F--故障特征：[特征，特征值，权值]，用于故障特征测量值的知识表示；

G--故障原因：G_i

T--检测顺序：T₁，T₂，…，T_w，其中，T_i＝{t_i，d_i}，t_i为检测对象，d_i为检测结果；

M--排除方法：M₁，M₂，…，M_k

D--故障说明：发生日期，操作人员，维修日期，维修人员；

A--附件：图片及相关文档；

(1.2)故障案例的检索

根据数控机床故障诊断的特点以及上述案例的表示方法，采用结构索引的方法，将案例库组织成树状结构，实现故障案例的检索：将数控轧辊磨床的故障案例库按故障现象的发生部位组织成树状结构的索引模型；

(2)基于数控机床故障案例的故障树构造方法

(2.1)生成可达矩阵