CNC设备故障云诊断系统的设计与实现
发布时间：2020-08-15 22:02
【摘要】：伴随着物联网带来的冲击和工业4.0的浪潮,世界先进制造技术不断兴起,西门子公司的工业现场总线技术开创了机械装备向智能化的转型升级。数字控制机床等CNC(Computer Numerical Control,计算机数字控制)设备是作为总线上的现场工作设备。当设备发生故障时,需要进行故障确定和设备维修。因此,需要开发设备故障诊断系统,使用软件技术和机械控制技术相融合,通过互联网服务对故障设备进行智能诊断,提供基于历史案例的诊断和维修方案。论文设计和实现了 CNC设备故障云诊断系统,完成了系统需求分析、架构设计、主要功能模块的设计与实现以及系统测试等方面工作。该系统可划分为三个部分,移动端、后台服务器和树莓派软件,其中移动端是使用Cordova框架开发的混合移动应用程序,负责与用户交互,上传故障相关信息;后台服务器基于Java EE平台,采用Jersey框架实现的RESTful Web Server,负责提供API服务,管理CNC设备和诊断案例数据,并对发生故障的CNC设备进行检测,提供故障维修方案的多媒体步骤;树莓派软件是在基于嵌入式Linux的单片机电脑上运行的Dongle软件,负责与CNC设备的通讯。系统采用了基于案例推理的诊断算法,分析故障原因并提供维修方案。论文对系统整体和各模块的设计和实现进行阐述。本人负责后台服务器子系统中的各个模块的设计和实现,独立完成了用户服务模块、现象管理模块、故障原因模块和服务案例模块的设计与实现,参与了机床管理模块和智能诊断模块的设计与实现。论文开发的设备故障云诊断系统已经投入运行,其故障解决率在可接受的范围内,帮助用户更好地管理和监控现场总线上的机床工作状态。随着诊断案例库的扩充,故障解决会越来越准确。基于案例分析解决问题的云设计架构在工业设备诊断领域及其他类似领域具有较好的应用前景。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：
在远程通信、工业控制领域拥有较好的实时性和稳定性。逡逑树莓派（Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ）是一款基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ的单片机电脑，预装了邋Ｒａｓｐｂｉａｎ逡逑系统，体积仅信用卡大小［３Ｑ］，如图２－１，搭载ＡＲＭ架构处理器，拥有和智能手机逡逑相仿的运算性能，在工业控制领域相当受欢迎。在接口方面，树莓派提供了可供逡逑键盘鼠标使用的ＵＳＢ接口，此外还配有高速以太网卡、ＳＤ卡扩展槽、ＧＰＩＯ端口逡逑和ＨＤＭＩ闻清输出接口。逡逑图２－２树莓派３代Ｂ型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ邋３邋Ｂ逡逑在物联网时代下，树莓派可以充当小型的控制服务器，运行脚本代码来控制逡逑ＧＰＩＯ输出，最终控制物理电路。同时树莓派扩展性强，能方便地扩展Ｗｉ－Ｆｉ、蓝逡逑牙模块等。逡逑２．７邋Ｃａｓｅ－Ｂａｓｅｄ邋Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ逡逑基于案例的推理是人工智能在发展到一定程度后诞生的，和基于规则的推理、逡逑神经网络、遗传算法、模糊逻辑等这些人工智能技术相比，ＣＢＲ更多地被强调是逡逑—种方法论而不是一种技术［３］。逡逑２．７．１邋ＣＢＲ邋简介逡逑ＣＢＲ最＃出现于耶鲁大学Ｒｏｇｅｒ邋Ｓｃｈａｎｋ讲授的论文中［２］，认为ＣＢＲ起源的灵逡逑９逡逑
这个抽象的过程可以看作是一个４Ｒｅｓ邋（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ，邋Ｒｅｕｓｅ，Ｒｅｖｉｓｅ，Ｒｅｔａｉｎ）逡逑的循环：相似案例检索、案例重用、案例修改、案例学习［９］。ＣＢＲ的循环过程可逡逑以用图２－３来表示。逡逑Ｐｒｏｂｌｅｍ逡逑Ｔ逡逑逦？逡逑逦逦ＲＥＴＲＩＥＶＥ逡逑Ｒ逡逑＇！逦Ｅ逡逑Ｈ逦Ｕ逡逑Ｃａｓｅ邋Ｂａｓｅ逦Ｅ逡逑ＲＥＶＩＳＥ逡逑４逦逡逑Ｖ逦ｉ逡逑Ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ逦Ｐｒｏｐｏｓｅｄ逡逑Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逦Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑图２－３邋ＣＢＲ循环过程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｔｈｅ邋ＣＢＲ－ｃｙｃｌｅ逡逑那么由此可以看出，ＣＢＲ的准确度依赖于以下四个因素：逡逑（１）案例库的内容：案例库中案例越多，覆盖面越广，推理得出的解决方案逡逑准确里也就越高。逡逑１０逡逑
３系统需求分析逡逑需求分析是贯穿软件开发生命周期的重要工作，它完成的好坏直接影响后续逡逑软件开发的成本和质量。本章将由对系统业务流程的梳理开始，从系统的功能性逡逑需求和非功能性需求两个方面对ＣＮＣ设备故障云诊断系统进行需求分析，明确系逡逑统的目标和功能。逡逑３．１系统整体业务流程分析逡逑ＣＮＣ设备故障云诊断系统的诊断对象是，工业现场总线上的现场设备，即机逡逑床、铣床等。ＣＮＣ相当于机床设备的控制终端，用户可以通过ＣＮＣ操作机床并获逡逑取机床故障时的数据，如报警号、日志等。在云诊断系统中，用户可以通过移动逡逑端应用对故障机床进行诊断，整体的业务流程如图３－１所示。逡逑
本文编号：2794719
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：
在远程通信、工业控制领域拥有较好的实时性和稳定性。逡逑树莓派（Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ）是一款基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ的单片机电脑，预装了邋Ｒａｓｐｂｉａｎ逡逑系统，体积仅信用卡大小［３Ｑ］，如图２－１，搭载ＡＲＭ架构处理器，拥有和智能手机逡逑相仿的运算性能，在工业控制领域相当受欢迎。在接口方面，树莓派提供了可供逡逑键盘鼠标使用的ＵＳＢ接口，此外还配有高速以太网卡、ＳＤ卡扩展槽、ＧＰＩＯ端口逡逑和ＨＤＭＩ闻清输出接口。逡逑图２－２树莓派３代Ｂ型逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－２邋Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ邋Ｐｉ邋３邋Ｂ逡逑在物联网时代下，树莓派可以充当小型的控制服务器，运行脚本代码来控制逡逑ＧＰＩＯ输出，最终控制物理电路。同时树莓派扩展性强，能方便地扩展Ｗｉ－Ｆｉ、蓝逡逑牙模块等。逡逑２．７邋Ｃａｓｅ－Ｂａｓｅｄ邋Ｒｅａｓｏｎｉｎｇ逡逑基于案例的推理是人工智能在发展到一定程度后诞生的，和基于规则的推理、逡逑神经网络、遗传算法、模糊逻辑等这些人工智能技术相比，ＣＢＲ更多地被强调是逡逑—种方法论而不是一种技术［３］。逡逑２．７．１邋ＣＢＲ邋简介逡逑ＣＢＲ最＃出现于耶鲁大学Ｒｏｇｅｒ邋Ｓｃｈａｎｋ讲授的论文中［２］，认为ＣＢＲ起源的灵逡逑９逡逑
这个抽象的过程可以看作是一个４Ｒｅｓ邋（Ｒｅｔｒｉｅｖｅ，邋Ｒｅｕｓｅ，Ｒｅｖｉｓｅ，Ｒｅｔａｉｎ）逡逑的循环：相似案例检索、案例重用、案例修改、案例学习［９］。ＣＢＲ的循环过程可逡逑以用图２－３来表示。逡逑Ｐｒｏｂｌｅｍ逡逑Ｔ逡逑逦？逡逑逦逦ＲＥＴＲＩＥＶＥ逡逑Ｒ逡逑＇！逦Ｅ逡逑Ｈ逦Ｕ逡逑Ｃａｓｅ邋Ｂａｓｅ逦Ｅ逡逑ＲＥＶＩＳＥ逡逑４逦逡逑Ｖ逦ｉ逡逑Ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ逦Ｐｒｏｐｏｓｅｄ逡逑Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逦Ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑图２－３邋ＣＢＲ循环过程逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－３邋Ｔｈｅ邋ＣＢＲ－ｃｙｃｌｅ逡逑那么由此可以看出，ＣＢＲ的准确度依赖于以下四个因素：逡逑（１）案例库的内容：案例库中案例越多，覆盖面越广，推理得出的解决方案逡逑准确里也就越高。逡逑１０逡逑
３系统需求分析逡逑需求分析是贯穿软件开发生命周期的重要工作，它完成的好坏直接影响后续逡逑软件开发的成本和质量。本章将由对系统业务流程的梳理开始，从系统的功能性逡逑需求和非功能性需求两个方面对ＣＮＣ设备故障云诊断系统进行需求分析，明确系逡逑统的目标和功能。逡逑３．１系统整体业务流程分析逡逑ＣＮＣ设备故障云诊断系统的诊断对象是，工业现场总线上的现场设备，即机逡逑床、铣床等。ＣＮＣ相当于机床设备的控制终端，用户可以通过ＣＮＣ操作机床并获逡逑取机床故障时的数据，如报警号、日志等。在云诊断系统中，用户可以通过移动逡逑端应用对故障机床进行诊断，整体的业务流程如图３－１所示。逡逑
【参考文献】
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3 蒋文胜;基于规则与案例推理的注塑制品质量控制系统的研究[D];广西大学;2007年
本文编号：2794719
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