拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)

1、拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)姓 名 楊超 學(xué) 號(hào) 2012012724 班 級(jí) 機(jī)電122 指導(dǎo)教師 崔永杰 西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院摘要將案例推理技術(shù)引入到拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)中。分析基于案例推理故障診斷的機(jī)理,建立CBR拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)模型。運(yùn)用CBR方法對(duì)拉絲機(jī)系統(tǒng)故障診斷過(guò)程中案例的收集與整理、案例庫(kù)的建立、案例的檢索與匹配以及案例的維護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,對(duì)各類金屬、非金屬制品的需求空前繁榮。拉絲機(jī)的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,自動(dòng)化程度越來(lái)越高,拉拔的范圍越來(lái)越廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),拉絲機(jī)可以用來(lái)拉拔棒材、線材、絲材和管材等直線型難加工物體,以及塑料、玻璃、鋼鐵、銅、鎢和

2、鉬等非金屬、金屬和合金材料。拉絲機(jī)故障的快速診斷對(duì)于保持設(shè)備良好狀態(tài),提高設(shè)備利用效率,提高金屬及非金屬線材、棒材、絲材和管材生產(chǎn)量,具有非常重要的意義。目前,國(guó)內(nèi)制品行業(yè)對(duì)拉絲設(shè)備的故障診斷、定位,大多依靠維修人員采取傳統(tǒng)的方法實(shí)施。如,設(shè)備日常維護(hù)、日常點(diǎn)巡檢(看、聽、摸、測(cè))、月修、中修和大修等方法來(lái)發(fā)現(xiàn)、診斷故障。用這種傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)備故障診斷及維修,不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力和費(fèi)錢,而且工作效率極低。關(guān)鍵詞:拉絲機(jī);案例推理;故障診斷;人工智能目錄1 CBR故障診斷機(jī)理 12 CBR拉絲機(jī)故障診斷過(guò)程模型12.1檢索12.2采納12.3修改12.4存儲(chǔ)13 CBR拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)23.1不

3、同類型拉絲機(jī)的故障信息23.2典型拉絲設(shè)備中各功能結(jié)構(gòu)組成23.3拉拔不同材質(zhì)線料23.4同類拉絲設(shè)備故障狀況診斷案例等 24CBR拉絲機(jī)故障診斷關(guān)鍵技術(shù)24.1拉絲機(jī)故障診斷案例庫(kù) 34.2案例的檢索與匹配 34.3案例庫(kù)維護(hù) 34.3.1根據(jù)案例的相似度對(duì)案例庫(kù)進(jìn)行合理地增減34.3.2根據(jù)典型或常見故障類型及零/部件屬性44.4應(yīng)用實(shí)例 4參考文獻(xiàn)41 CBR故障診斷機(jī)理對(duì)設(shè)備故障診斷的研究除了要研究故障本身以外,重要的是要研究診斷的方法?；诎咐评?Case2Based2Reasoning,CBR)是人工智能領(lǐng)域較新崛起的一種基于知識(shí)的問(wèn)題求解和學(xué)習(xí)方法。它以實(shí)例為基礎(chǔ)進(jìn)行推理,把人

4、們以往的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)存在實(shí)例庫(kù)中,當(dāng)面臨新的問(wèn)題時(shí),可以通過(guò)搜索實(shí)例庫(kù)中過(guò)去同類問(wèn)題的求解過(guò)程與結(jié)果,找到與當(dāng)前問(wèn)題類似的案例,從中選擇一個(gè)或多個(gè)與當(dāng)前問(wèn)題最為相似或相關(guān)的案例作為參考,并通過(guò)對(duì)所選案例的修改調(diào)整,獲得當(dāng)前問(wèn)題求解結(jié)果,修改后的實(shí)例將被再次存入實(shí)例庫(kù)中,以供下次使用時(shí)作為參考?；诎咐耐评沓四軌蛲瓿梢话愕幕谥R(shí)的推理所具有的功能外,還把知識(shí)工程的任務(wù)減少為特征的描述、術(shù)語(yǔ)定義、案例的收集與分類,以及把新的知識(shí)簡(jiǎn)化為向案例庫(kù)中增添新的案例,是一個(gè)對(duì)過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的不斷積累、不斷存儲(chǔ)、不斷自學(xué)習(xí)、不斷重復(fù)使用乃至創(chuàng)新再創(chuàng)新的過(guò)程。2 CBR拉絲機(jī)故障診斷過(guò)程模型CBR故障診斷方法的核心在

5、于能準(zhǔn)確地記憶(存儲(chǔ))過(guò)去曾經(jīng)診斷的故障及其環(huán)境診斷過(guò)程,能積極運(yùn)用過(guò)去的診斷經(jīng)驗(yàn)、診斷過(guò)程和診斷方法,并通過(guò)有效類比、聯(lián)想以完成當(dāng)前診斷任務(wù)。拉絲機(jī)故障診斷過(guò)程如下：1)檢索:根據(jù)拉絲機(jī)當(dāng)前的故障狀態(tài)和征兆,將新案例與案例庫(kù)中的案例匹配,檢索出與新案例相類似的案例。2)采納:如果檢索到的案例與當(dāng)前拉絲機(jī)狀態(tài)完全適配,則直接援引案例做出診斷結(jié)論。3)修改:如果檢索到的案例與當(dāng)前案例相似或類同,則依據(jù)拉絲機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、零/部件特征和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)記錄等數(shù)據(jù)資料,分析設(shè)備故障機(jī)理,并通過(guò)知識(shí)庫(kù)對(duì)檢索出的案例進(jìn)行修改、調(diào)整和適配處理,得到適配于拉絲機(jī)故障診斷的新案例,做出診斷結(jié)論。4)存儲(chǔ):

6、將新案例的診斷過(guò)程、評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行編碼添加到案例庫(kù)中,以備后用。CBR拉絲機(jī)故障診斷過(guò)程模型,運(yùn)用的是一種類比或相似的推理方法,其設(shè)計(jì)模式是直接利用以往的診斷案例而不是簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。3CBR拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)要使故障診斷快速而準(zhǔn)確,必須有智能化的故障診斷系統(tǒng)。拉絲機(jī)智能化診斷系統(tǒng)應(yīng)針對(duì)如下內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。1)不同類型拉絲機(jī)的故障信息。如直進(jìn)式、活套式、水箱式和滑輪式拉絲機(jī)中常用零/部件滾筒、拉絲模、過(guò)線輪、減速箱和電動(dòng)機(jī)故障信息。2)典型拉絲設(shè)備中各功能結(jié)構(gòu)組成(液壓、潤(rùn)滑、傳動(dòng)和電器)部分,各典型故障模式與維修策略、維修時(shí)間和所需維修資源(潤(rùn)滑油、軸承、軸瓦、蝸輪、蝸桿、齒輪、齒輪軸和電

7、動(dòng)機(jī))。3)拉拔不同材質(zhì)線料(如玻璃絲、塑料絲、盤條鋼絲、銅絲、鎢絲和鉬絲)時(shí),拉絲機(jī)故障信息與維修信息。4)同類拉絲設(shè)備故障狀況診斷案例等。用計(jì)算機(jī)來(lái)存儲(chǔ)和處理拉絲機(jī)故障診斷過(guò)程中大量的數(shù)據(jù)和信息,將知識(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)融合到拉絲機(jī)故障診斷智能化過(guò)程中,建立一種基于CBR技術(shù)的故障智能化軟件系統(tǒng)。CBR拉絲機(jī)故障診斷系統(tǒng)主要功能是,將拉絲機(jī)診斷專家有關(guān)故障的知識(shí)收集、整理并系統(tǒng)化加以分類,以案例問(wèn)題的初始條件、問(wèn)題的求解目標(biāo)和問(wèn)題的解決方案等形式存在于計(jì)算機(jī)中。在進(jìn)行故障診斷時(shí),新的故障現(xiàn)象形成新的問(wèn)題案例,系統(tǒng)檢索案例庫(kù)中是否有相似案例,若存在相似案例,則取其解決方法

8、或調(diào)整后的解決方法來(lái)解決問(wèn)題案例,診斷成功與失敗的案例均記入數(shù)據(jù)庫(kù)中,成為新的知識(shí)。4CBR拉絲機(jī)故障診斷關(guān)鍵技術(shù)將CBR技術(shù)應(yīng)用到拉絲機(jī)故障診斷中,最關(guān)鍵的問(wèn)題是必須解決好故障診斷過(guò)程中案例的搜集與整理(即案例庫(kù)的建立)、案例的檢索與匹配、案例的增補(bǔ)和案例維護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)。4.1拉絲機(jī)故障診斷案例庫(kù)案例庫(kù)就是把以前處理過(guò)的問(wèn)題,描述成由問(wèn)題特征集和解決方案組成的案例，儲(chǔ)存起來(lái),供下次參考使用。案例代表的是過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的積累,在案例庫(kù)中的每個(gè)案例描述的是一種故障狀態(tài),它們相互獨(dú)立。案例庫(kù)如下：案例故障現(xiàn)象故障原因解決方案1拉絲模模芯裂紋模套對(duì)模芯預(yù)緊力不足掌握好拉絲模鑲套時(shí)的加熱溫度及過(guò)盈量2過(guò)線輪

9、表面凹痕硬度不夠、磨損嚴(yán)重更換過(guò)線輪或在舊過(guò)線輪表面用耐磨焊條堆焊焊平C3拉拔速度變慢?？啄p或拉絲模損壞3拉拔速度變慢?？啄p或拉絲模損壞修磨拉絲模模孔或更換拉絲模4斷絲或亂線電網(wǎng)檢修停車;線材表面缺陷(如:拉毛、劃傷、刮痕等導(dǎo)致線材彎曲值、疲勞性、抗拉強(qiáng)度、延伸率下降)等恢復(fù)線路;對(duì)盤條及鋼絲熱處理均勻,表面酸洗勻稱,通條鋼絲磷化效果好5線材表面粗糙差拉拔過(guò)程中拉絲模與金屬線材發(fā)生粘附作用選擇硬度高、耐磨性好、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、高溫力學(xué)性能優(yōu)良、不易與金屬發(fā)生粘結(jié)的拉絲模材料 6線材表面力學(xué)性能下降、圓度差鋼絲出拉絲?？诰硗矔r(shí)的切線方向與模子不同心,孔型隨圓化適度調(diào)整拉絲模安裝位置4.2案例的

10、檢索與匹配案例檢索的目標(biāo)是當(dāng)新的案例問(wèn)題出現(xiàn)時(shí),通過(guò)快速訪問(wèn)案例庫(kù)中過(guò)去同類問(wèn)題的求解,尋找一個(gè)或多個(gè)與當(dāng)前問(wèn)題求解“最相似”的案例,用解決舊問(wèn)題的答案來(lái)解決新的問(wèn)題。從表1所示案例庫(kù)中可以看出,案例庫(kù)是基于經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)庫(kù),這些經(jīng)驗(yàn)是針對(duì)特定的問(wèn)題領(lǐng)域的。這樣的案例是文檔化的經(jīng)驗(yàn),它包含故障現(xiàn)象、故障原因和解決方案等。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)新的故障時(shí),可以把它描述成一個(gè)不知道原因及解決方案的新案例,提供給系統(tǒng),系統(tǒng)則在案例庫(kù)中搜索與當(dāng)前問(wèn)題相似的歷史案例與之相匹配,大多情況下系統(tǒng)會(huì)提供多個(gè)相似度最接近的案例,通過(guò)相似度比較,找出與當(dāng)前問(wèn)題最為相似的案例,從而求得當(dāng)前問(wèn)題的解。CBR相似度指兩個(gè)案例故障征兆相

11、似的程度。一般用01之間的實(shí)數(shù)來(lái)表示,值越大表示兩個(gè)案例越相似,舊案例提供的解就越有價(jià)值,CBR相似度的計(jì)算方法如下。給定兩個(gè)故障相似的案例C1和C2,則兩個(gè)案例的相似度Sim(C1,C2)4.3案例庫(kù)維護(hù)隨著新案例的加入和舊案例的修改,案例庫(kù)在不斷完善,求解問(wèn)題的能力不斷增強(qiáng)。案例庫(kù)維護(hù)的目標(biāo)是通過(guò)科學(xué)、合理的方法,使案例庫(kù)以最小的案例數(shù)獲取最大的案例覆蓋率。案例庫(kù)的具體維護(hù)策略如下。1)根據(jù)案例的相似度對(duì)案例庫(kù)進(jìn)行合理地增減。若能找到完全匹配或足夠相似的案例,則不需增加案例。若查找不到最低相似度或完全不匹配的案例,則將該案例作為全新的案例加入案例庫(kù)。若能找到可能相似或最低程度相似的案例,則

12、根據(jù)最后成功診斷故障的情況,酌情修改案例庫(kù)中情況或作為新案例存入案例庫(kù)中。2)根據(jù)典型或常見故障類型及零/部件屬性,建立通用案例庫(kù)或?qū)Ｓ冒咐龓?kù)。為便于案例庫(kù)的管理和維護(hù),對(duì)案例庫(kù)中每個(gè)案例均應(yīng)設(shè)置編碼以記錄該案例的使用情況,即通過(guò)案例的使用率、使用成功率或使用失敗率來(lái)進(jìn)行維護(hù)。當(dāng)案例使用率低于某一給定值時(shí),可以將該案例轉(zhuǎn)移到專用庫(kù);當(dāng)其失敗率大于某一給定值時(shí),表示該案例不可靠,需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)整或修改。4.4應(yīng)用實(shí)例某變頻拉絲機(jī)在一次生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)拉拔斷絲現(xiàn)象,通過(guò)調(diào)出該種型號(hào)拉絲機(jī)“故障顯示”控制電腦資料,發(fā)現(xiàn)兩種信號(hào)出現(xiàn)頻次較高:1)信息編號(hào)0122,原因?yàn)槟＞叱?2)信息編號(hào)2144,原因?yàn)樽兛毓駵囟炔徽！＿M(jìn)入故障智能診斷系統(tǒng),選擇“斷絲及亂線”故障征兆,從故障診斷案例庫(kù)中自動(dòng)采集到故障原因及解決方案。故障原因及解決方案故障原因解決方案來(lái)源1電網(wǎng)檢查停機(jī)恢復(fù)線路 案例庫(kù) 2線材表