[发明专利]一种车铣复合机床故障诊断知识库的知识获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床故障诊断方法，特别是关于一种车铣复合机床故障 诊断知识库的知识获取方法。

背景技术

数控机床作为典型的机电系统，其故障诊断与预警技术是保障机床可靠运行、 提高机床服役性能的核心技术之一。复合加工作为机械加工的发展方向之一，也 是数控设备发展的一个主要方向。车铣复合机床将车削和铣削加工功能进行复合， 能实现零件一次装夹完成车铣加工，减少了定位误差和装卸时间，使得零件的加 工精度和加工效率大大提高。由于数控技术本身的复杂性、工艺的多样性和加工 零件的复杂性，一旦机床发生故障，对其进行故障诊断和维修是专业性非常强的 工作，是目前制约数控机床发挥正常作用的主要因素之一。随着车铣复合机床的 投入使用，机床智能诊断技术的研究开始受到重视。目前，智能诊断技术主要应用 于电力设备、大型旋转机械和车辆检修等方面，对于数控设备涉及较少，这在我国 表现的尤为突出。胡德金等人采用模糊逻辑系统和神经网络的方法对数控机床故 障诊断进行了研究，消除专家系统专家诊断结论的随意性，提高神经网络的容错能 力，对机床智能诊断进行了有益的尝试。

根据车铣复合加工机床的结构，故障可以分为：数控装置、主轴系统、进给 伺服系统、液压系统、装夹系统、润滑系统、冷却系统、电源系统、刀库系统等 故障。随着IC技术的发展，目前机械故障更加突出(占到75％)，特别是关键功能 部件故障经常导致整机精度退化和损坏停机。构建车铣复合机床故障诊断的知识 规则和知识库，是实现机床可靠运行、保证产品加工质量和加工效率的重要保证。 车铣复合机床等数控设备的高度柔性，增大了系统的不确定因素和故障发生的高 可能性；车铣复合机床加工类型、加工工况多样，难以全面搜集正常与异常状态 的先验样本和模式样本；加工过程中随机干扰因素影响加大，使诊断系统的误诊、 漏诊的可能性更大，诊断推理的精确性和结论的可信度都有所下降；数控设备各 部件间的动态联动性、离散性致使故障的传播性、故障源的分散性更加明显。过 程状态及故障的断续性、突发性、模糊性、关联性及时变性更加明显，致使故障 征兆信息和设备状态信息的获取比较困难；适合于监控、诊断与预警的信息资源 需要挖掘，对监控策略、故障特征提取和诊断知识库管理等环节提出了挑战。当 前国内外在数控机床故障诊断研究上，还存在以下明显的问题以及亟待解决的技 术难点：(1)缺乏对车铣复合加工机床故障诊断知识的特征与描述方法研究，需 要对数控机床的故障诊断的知识和案例进行归纳总结和统计，进行知识获取与发 现方法的研究。(2)在故障诊断知识元的结构上，关键在于提出知识的表示和获 取方法。目前对故障知识的表示仍然采用传统的产生式规则、框架、谓词逻辑等 形式，不能适应知识表示和知识获取的需要；缺少快速获得能表征故障特征的方 法。(3)在处理故障信息时，对于许多冗余的故障特征信息，对于故障诊断不仅 没有用处，反而可能增加监测成本，并影响诊断的精度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能实现故障诊断中知识表示、知识 粒度、知识获取和知识规则且诊断精度较高的车铣复合机床故障诊断知识库的知 识获取方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种车铣复合机床故障诊断知 识库的知识获取方法，其步骤如下：步骤一、经远程监测设备获取车铣复合机床 历史故障信息和机床实时在线监测信息；步骤二、对历史故障信息和实时在线监 测信息依次进行信号处理、故障特征信息选取和数据离散化处理后，以故障特征 属性为条件属性，以故障模式为决策属性，构建故障诊断的知识决策表；步骤三、 基于所构建的知识决策表，进行基于粒度计算的故障特征属性的约简和属性值约 简；步骤四、采用规则的置信度和覆盖度作为评价指标对约简后的决策规则进行 度量和评价。