1、拉絲機故障診斷系統姓 名 楊超 學 號 2012012724 班 級 機電122 指導教師 崔永杰 西北農林科技大學機械與電子工程學院摘要將案例推理技術引入到拉絲機故障診斷系統中。分析基于案例推理故障診斷的機理,建立CBR拉絲機故障診斷系統模型。運用CBR方法對拉絲機系統故障診斷過程中案例的收集與整理、案例庫的建立、案例的檢索與匹配以及案例的維護等關鍵技術進行研究。 隨著國民經濟的不斷發展,對各類金屬、非金屬制品的需求空前繁榮。拉絲機的結構越來越復雜,自動化程度越來越高,拉拔的范圍越來越廣。據不完全統計,拉絲機可以用來拉拔棒材、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。拉絲機故障的快速診斷對于保持設備良好狀態,提高設備利用效率,提高金屬及非金屬線材、棒材、絲材和管材生產量,具有非常重要的意義。目前,國內制品行業對拉絲設備的故障診斷、定位,大多依靠維修人員采取傳統的方法實施。如,設備日常維護、日常點巡檢(看、聽、摸、測)、月修、中修和大修等方法來發現、診斷故障。用這種傳統方法進行設備故障診斷及維修,不僅費時、費力和費錢,而且工作效率極低。關鍵詞:拉絲機;案例推理;故障診斷;人工智能目錄1 CBR故障診斷機理 12 CBR拉絲機故障診斷過程模型12.1檢索12.2采納12.3修改12.4存儲13 CBR拉絲機故障診斷系統設計23.1不

3、同類型拉絲機的故障信息23.2典型拉絲設備中各功能結構組成23.3拉拔不同材質線料23.4同類拉絲設備故障狀況診斷案例等 24 CBR拉絲機故障診斷關鍵技術24.1拉絲機故障診斷案例庫 34.2 案例的檢索與匹配 34.3案例庫維護 34.3.1根據案例的相似度對案例庫進行合理地增減34.3.2根據典型或常見故障類型及零/部件屬性44.4應用實例 4參考文獻41 CBR故障診斷機理對設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。基于案例推理(Case2Based2Reasoning,CBR)是人工智能領域較新崛起的一種基于知識的問題求解和學習方法。它以

4、實例為基礎進行推理,把人們以往的經驗儲存在實例庫中,當面臨新的問題時,可以通過搜索實例庫中過去同類問題的求解過程與結果,找到與當前問題類似的案例,從中選擇一個或多個與當前問題最為相似或相關的案例作為參考,并通過對所選案例的修改調整,獲得當前問題求解結果,修改后的實例將被再次存入實例庫中,以供下次使用時作為參考。基于案例的推理除了能夠完成一般的基于知識的推理所具有的功能外,還把知識工程的任務減少為特征的描述、術語定義、案例的收集與分類,以及把新的知識簡化為向案例庫中增添新的案例,是一個對過去經驗的不斷積累、不斷存儲、不斷自學習、不斷重復使用乃至創新再創新的過程。2 CBR拉絲機故障診斷過程模型C

5、BR故障診斷方法的核心在于能準確地記憶(存儲)過去曾經診斷的故障及其環境診斷過程,能積極運用過去的診斷經驗、診斷過程和診斷方法,并通過有效類比、聯想以完成當前診斷任務。拉絲機故障診斷過程如下：1)檢索:根據拉絲機當前的故障狀態和征兆,將新案例與案例庫中的案例匹配,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前拉絲機狀態完全適配,則直接援引案例做出診斷結論。3)修改:如果檢索到的案例與當前案例相似或類同,則依據拉絲機的基本結構、工作原理、零/部件特征和設備運行狀態記錄等數據資料,分析設備故障機理,并通過知識庫對檢索出的案例進行修改、調整和適配處理,得到適配于拉絲機故障診斷的新案例,

6、做出診斷結論。4)存儲:將新案例的診斷過程、評價結果進行編碼添加到案例庫中,以備后用。CBR拉絲機故障診斷過程模型,運用的是一種類比或相似的推理方法,其設計模式是直接利用以往的診斷案例而不是簡單的經驗的總結。3 CBR拉絲機故障診斷系統設計要使故障診斷快速而準確,必須有智能化的故障診斷系統。拉絲機智能化診斷系統應針對如下內容進行設計。1)不同類型拉絲機的故障信息。如直進式、活套式、水箱式和滑輪式拉絲機中常用零/部件滾筒、拉絲模、過線輪、減速箱和電動機故障信息。2)典型拉絲設備中各功能結構組成(液壓、潤滑、傳動和電器)部分,各典型故障模式與維修策略、維修時間和所需維修資源(潤滑油、軸承

7、、軸瓦、蝸輪、蝸桿、齒輪、齒輪軸和電動機)。3)拉拔不同材質線料(如玻璃絲、塑料絲、盤條鋼絲、銅絲、鎢絲和鉬絲)時,拉絲機故障信息與維修信息。4)同類拉絲設備故障狀況診斷案例等。用計算機來存儲和處理拉絲機故障診斷過程中大量的數據和信息,將知識發現技術、數據庫關聯技術和專家系統技術融合到拉絲機故障診斷智能化過程中,建立一種基于CBR技術的故障智能化軟件系統。CBR拉絲機故障診斷系統主要功能是,將拉絲機診斷專家有關故障的知識收集、整理并系統化加以分類,以案例問題的初始條件、問題的求解目標和問題的解決方案等形式存在于計算機中。在進行故障診斷時,新的故障現象形成新的問題案例,系統檢索案例庫中是否有相似

8、案例,若存在相似案例,則取其解決方法或調整后的解決方法來解決問題案例,診斷成功與失敗的案例均記入數據庫中,成為新的知識。4 CBR拉絲機故障診斷關鍵技術將CBR技術應用到拉絲機故障診斷中,最關鍵的問題是必須解決好故障診斷過程中案例的搜集與整理(即案例庫的建立)、案例的檢索與匹配、案例的增補和案例維護等關鍵技術。4.1拉絲機故障診斷案例庫案例庫就是把以前處理過的問題,描述成由問題特征集和解決方案組成的案例，儲存起來,供下次參考使用。案例代表的是過去經驗的積累,在案例庫中的每個案例描述的是一種故障狀態,它們相互獨立。案例庫如下：案例故障現象故障原因解決方案1拉絲模模芯裂紋模套對模芯預緊力

9、不足掌握好拉絲模鑲套時的加熱溫度及過盈量2過線輪表面凹痕硬度不夠、磨損嚴重更換過線輪或在舊過線輪表面用耐磨焊條堆焊焊平C3拉拔速度變慢模孔磨損或拉絲模損壞3拉拔速度變慢模孔磨損或拉絲模損壞修磨拉絲模模孔或更換拉絲模4斷絲或亂線電網檢修停車;線材表面缺陷(如:拉毛、劃傷、刮痕等導致線材彎曲值、疲勞性、抗拉強度、延伸率下降)等恢復線路;對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程中拉絲模與金屬線材發生粘附作用選擇硬度高、耐磨性好、化學穩定性強、高溫力學性能優良、不易與金屬發生粘結的拉絲模材料 6線材表面力學性能下降、圓度差鋼絲出拉絲模口卷筒時的切線方向與模子不同

10、心,孔型隨圓化適度調整拉絲模安裝位置4.2 案例的檢索與匹配案例檢索的目標是當新的案例問題出現時,通過快速訪問案例庫中過去同類問題的求解,尋找一個或多個與當前問題求解“最相似”的案例,用解決舊問題的答案來解決新的問題。從表1所示案例庫中可以看出,案例庫是基于經驗的知識庫,這些經驗是針對特定的問題領域的。這樣的案例是文檔化的經驗,它包含故障現象、故障原因和解決方案等。當出現一個新的故障時,可以把它描述成一個不知道原因及解決方案的新案例,提供給系統,系統則在案例庫中搜索與當前問題相似的歷史案例與之相匹配,大多情況下系統會提供多個相似度最接近的案例,通過相似度比較,找出與當前問題最為相似的

11、案例,從而求得當前問題的解。CBR相似度指兩個案例故障征兆相似的程度。一般用01之間的實數來表示,值越大表示兩個案例越相似,舊案例提供的解就越有價值,CBR相似度的計算方法如下。給定兩個故障相似的案例C1和C2,則兩個案例的相似度Sim(C1,C2)4.3案例庫維護隨著新案例的加入和舊案例的修改,案例庫在不斷完善,求解問題的能力不斷增強。案例庫維護的目標是通過科學、合理的方法,使案例庫以最小的案例數獲取最大的案例覆蓋率。案例庫的具體維護策略如下。1)根據案例的相似度對案例庫進行合理地增減。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

12、新的案例加入案例庫。若能找到可能相似或最低程度相似的案例,則根據最后成功診斷故障的情況,酌情修改案例庫中情況或作為新案例存入案例庫中。2)根據典型或常見故障類型及零/部件屬性,建立通用案例庫或專用案例庫。為便于案例庫的管理和維護,對案例庫中每個案例均應設置編碼以記錄該案例的使用情況,即通過案例的使用率、使用成功率或使用失敗率來進行維護。當案例使用率低于某一給定值時,可以將該案例轉移到專用庫;當其失敗率大于某一給定值時,表示該案例不可靠,需要對其進行調整或修改。4.4應用實例某變頻拉絲機在一次生產過程中出現拉拔斷絲現象,通過調出該種型號拉絲機“故障顯示”控制電腦資料,發現兩種信號出現頻次較高:1)信息編號0122,原因為模具超差;2)信息編號2144,原因為變控柜溫度不正常。進入故障智能診斷系統,選擇“斷絲及亂線”故障征兆,從故障診斷案例庫中自動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源1電網檢查停機恢復線路 案例庫 2線