数控机床故障诊断本体建模研究.pdf

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1、精密制造与自动化2014年第2期0—∈>0·∈。—∈>0—∈≥．o·∈}0<≥．。<≥．0<≥．0—∈0◇《制造业信息化《0<≥．0<》0<≥．。<>0<0·∈>。<0·E争-0<。数控机床故障诊断本体建模研究术王家海黄江涛沈斌李佳(1．同济大学机械与能源工程学院上海201804；2．同济大学中德学院上海201804)摘要针对数控机床故障诊断领域知识复杂、异构、表示不完备和共享困难等问题，采用了一种基于本体的知识表示方法，结合故障诊断需求，提出了～种适用于数控机床故障诊断领域的本体构建方法及知识表示模型，构建了包含故障现象、故障原因、故障部位和解决

2、方法等的数控机床故障诊断知识本体。使用本体开发工具Prothg64．3构建了某型号数控机床故障诊断本体并做了相关的一致性检验，为数控机床智能故障诊断的本体推理提供了研究基础。关键词故障诊断本体建模数控机床一致性检验数控机床是一种结构较为复杂的先进加工设则，用本体作为数控机床故障诊断知识的表达方备，对故障的诊断比较复杂。由于故障知识的复杂式，并提出了构建本体的建模方法，利用Prot6g64．3性和故障的多源性，使得故障知识的表达较为困难。对某型号数控机床的故障诊断知识本体构建进行了系统的异构有时会出现知识孤岛，不能很好地挖掘实例研究。隐含信息和推理知

3、识，从而导致系统的知识无法共享和互操作，严重阻碍了故障诊断系统知识的扩展。1数控机床故障诊断知识本体构建原则及步骤由于本体具有有助于领域知识的共享、重用和1．1故障诊断本体构建原则扩展等优点，所以应用于故障诊断领域的研究已开当前在本体开发原则中，最具影响力的是始起步，并日益受到广大研究者的关注。国内外在Gruber提出的5条本体构建规则：明确性、一致性、对本体运用于故障诊断领域的研究中已取得了一定可扩展性、最小编码偏差、最小本体承诺。由此可的成果。Molhanec等运用了基于本体的焊接过程故知，数控机床故障诊断本体是一种对于数控机床故障诊断方法⋯；

4、杜磊等人应用本体构造了发动机故障诊断知识领域建模的共同认知，可以明确地定义和障诊断专家系统，对领域知识库的构建和故障诊断描述在该领域中共同认可的术语和关系。系统的结构定义等做了必要的讨论；牛强等提出1．2故障诊断本体构建步骤了使用本体对电动机故障诊断领域知识的描述方从知识工程学的角度，借助Prot6g64．3构建了法，并对构建的故障知识库进行了检测推理；袁侃数控机床故障诊断知识的核心本体模型。其主要构等研究了基于本体的飞机舵面结构故障诊断方法。建步骤如下：(1)确定数控机床的类型；(2)分析数将本体应用在故障诊断方面的其它研究还有汽轮机控机床故障诊

5、断领域里的知识，列出所有的相关故故障和旋转机械故障等，但在基于本体的数控机床障诊断知识，并将其作为本体构建的类；(3)确定在故障诊断领域的研究甚少。所要构建的本体中的类和关系；(4)使用本体开发工结合上述国内外研究成果，根据本体建模原具构建数控机床故障诊断本体，对故障诊断知识进行形式化编码；(5)本体验证。国家科技部科技重大专项项目：高速复合数控机床及关键技术创新能力平台2数控机床故障诊断知识模型编号：2011ZX04016—21综合目前的数控机床故障分类方法，分类汇总32王家海等数控机床故障诊断本体建模研究如表1所示。3数控机床故障诊断知识本体设

6、计3．1基本定义表1数控机床故障分类按照故障诊断本体构建原则并充分分析数控机分类方法类型床故障诊断本体4个要素之后，可得出对数控机床机械系统故障故障诊断的本体形式定义为按故障发电气系统故障1生的部位伺服系统故障定义1：Fau~tOiagnosis—Ontology(FDO)=液压／气动系统故障(S,P,R,Hs，HR．I，A，F)按故障发系统性故障其中包括2生的性质随机性故障(1)S为数控机床故障诊断领域中的概念集合；按故障发初期故障(2)P为领域内属性的有限集；3生的频率偶发故障磨损故障(3)R为某个概念集合S中涉及的概念之问、概按故障发机床自身

7、故障念与属性之间的关系集合；4生的原因机床外部故障(4)Hs为本体的概念层次，表示作用于概念集按故障发有报警显示『硬件报警显示合S上的偏序集合；HR为本体的关系层次，表示作5生后有无的故障I软件报警显示报警显示无报警显示的故障用于关系集合R上的偏序集合；(5)I为实例集，对某一特定概念的具体化描述；数控机床的故障类型多种多样，按故障发生的(6)A为公理集合，公理中包含许多具体的规则部位可以不断地细分，如图1所示。和约束，用来严格约束类和实例的取值范围；(7)F表示函数，即推理规则。定义2：数控机床故障诊断本体类(Classes)是r将数控机床故障诊

8、断所需要素抽象形成的集合或概念性表达，是与具体内容无关的抽象集合。例如在n栅-rl／釜§黼l1L5珊懈⋯、锄§麟一。1对数