數(shù)控機(jī)床維修交互式電子技術(shù)手冊設(shè)計

黃登紅

摘要：針對當(dāng)前數(shù)控機(jī)床維修紙質(zhì)技術(shù)資料在實際使用中存在著攜帶不方便、查找效率低、更新不及時、不易于理解等諸多弊端，設(shè)計了數(shù)控機(jī)床維修交互式電子技術(shù)手冊，并基于數(shù)控機(jī)床及其各功能模塊常見故障現(xiàn)象及其診斷過程，建立了全面的維修知識庫和故障樹模型，實現(xiàn)了交互式故障診斷指導(dǎo)功能，提高了數(shù)控機(jī)床故障診斷效率和準(zhǔn)確率。

Abstract： In view of the shortcomings of current CNC machine tool maintenance paper technical data， such as inconvenient carrying， low search efficiency， untimely update， and hard to understand， the interactive electronic technical manual for CNC machine tool maintenance is designed， and based on the common fault phenomena of CNC machine tools and their functional modules and their diagnosis process， a comprehensive maintenance knowledge base and fault tree model are established， which realizes the function of interactive fault diagnosis and guidance， and improves the efficiency and accuracy of CNC machine tool fault diagnosis.

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;交互式;電子技術(shù)手冊

Key words： CNC machine tool;interactive;electronic technical manual

中圖分類號：[TJ07]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0202-03

0? 引言

數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越普遍，保障數(shù)控機(jī)床穩(wěn)定運(yùn)行及在設(shè)備出現(xiàn)故障后能夠迅速做出準(zhǔn)確的維修決策，對保障生產(chǎn)正常運(yùn)行、降低企業(yè)運(yùn)營成本有舉足輕重的作用。各類數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)資料如數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)手冊、維修手冊、機(jī)床電氣原理圖紙等，是設(shè)備使用和維修保障的重要技術(shù)支撐，但這些技術(shù)資料通常是紙質(zhì)或者是PDF電子文檔，紙質(zhì)資料在實際使用中攜帶不方便、查找效率低、且容易損壞;PDF電子文檔則雖然部分程度上彌補(bǔ)了紙質(zhì)資料的一些不足，但依然存在數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式單一、交互性差等弊端。交互式電子技術(shù)手冊（IETM）綜合應(yīng)用計算機(jī)多媒體、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的優(yōu)勢，將各類信息按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)組織管理起來，數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式豐富，且便于查詢，因此設(shè)計數(shù)控機(jī)床維修交互式電子技術(shù)手冊，對于提升數(shù)控機(jī)床維修維護(hù)工作效率具有重要意義。

1? 需求與功能分析

本交互式電子技術(shù)手冊（IETM）的開發(fā)，旨在解決數(shù)控機(jī)床維修相關(guān)紙質(zhì)技術(shù)資料的數(shù)字化、資料快速查詢及數(shù)控機(jī)床維修引導(dǎo)的問題，同時要確保相關(guān)信息更加直觀、生動，便于數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)人員理解和掌握。因此，本IETM系統(tǒng)功能設(shè)計如下：

①訪問控制。支持安全登陸、分級訪問、系統(tǒng)鎖定等訪問控制功能。②導(dǎo)航和訪問。提供目錄樹導(dǎo)航、訪問記錄導(dǎo)航、檢索等功能。③數(shù)據(jù)展現(xiàn)。能對文字、圖片、音頻、視頻等素材進(jìn)行混合編排、可視化創(chuàng)作和發(fā)布。④關(guān)鍵字搜索。通過基于全文檢索的關(guān)鍵字查詢功能，使用戶輸入關(guān)鍵字來定位到IETM中的相關(guān)內(nèi)容，能對具體系統(tǒng)參數(shù)等進(jìn)行查詢。⑤注釋和標(biāo)注。用戶可以出于提醒自己在一個程序中如何操作一個步驟，或是針對特殊的任務(wù)尋求幫助時可以聯(lián)系誰，做一些特定的注釋。⑥仿真和演示。系統(tǒng)通過Cult3D技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備原理介紹、拆裝過程、故障診斷的交互式模擬，充分滿足不同用戶的操作需求。⑦交互式故障診斷指導(dǎo)。針對具體數(shù)控機(jī)床建立故障樹，實現(xiàn)對故障的交互式排故指導(dǎo)，通過VML技術(shù)將故障隔離過程以可視化流程圖的方式展現(xiàn)出來，給出用戶相應(yīng)的故障診斷流程和建議，提高數(shù)控機(jī)床故障診斷效率和準(zhǔn)確率。

2? 總體框架

數(shù)控機(jī)床維修IETM系統(tǒng)平臺采用C/S、B/S相結(jié)合的架構(gòu)，支持多人協(xié)同創(chuàng)作。在B/S模式下，實現(xiàn)流程可視化配置基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)授權(quán)、用戶添加、基礎(chǔ)信息維護(hù)等功能;在C/S模式下，實現(xiàn)項目管理，創(chuàng)作管理，發(fā)布物管理，DNN管理等。數(shù)控裝備維護(hù)維修的IETM開發(fā)平臺采用B/S模式，可進(jìn)行發(fā)布物查閱、全文檢索、交互式故障診斷等;結(jié)構(gòu)化編輯器也采用B/S模式，實現(xiàn)可視化編輯。

系統(tǒng)從上到下分為綜合應(yīng)用層、基礎(chǔ)組件層、公共源數(shù)據(jù)層三個部分，同時為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)作，還增加了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全機(jī)制兩個輔助部分。系統(tǒng)架構(gòu)體系如圖1所示。

3? 技術(shù)路線及編制流程

3.1 數(shù)控機(jī)床相關(guān)技術(shù)資料的數(shù)字化

完成數(shù)控機(jī)床相關(guān)電氣原理圖、電氣連接圖、機(jī)械結(jié)構(gòu)圖、參數(shù)手冊等技術(shù)資料的數(shù)字化，為后續(xù)數(shù)據(jù)模型建立奠定基礎(chǔ)。

3.2 數(shù)控機(jī)床維修知識庫和故障樹模型的建立

歸納數(shù)控機(jī)床常見故障現(xiàn)象及其診斷過程，建立全面的維修知識庫和故障樹模型，主要包括：外圍電氣系統(tǒng)維修知識庫和典型故障樹模型、CNC系統(tǒng)維修知識庫和典型故障樹模型、PMC報警維修知識庫和故障樹模型、主軸及各進(jìn)給軸伺服系統(tǒng)維修知識庫和故障樹模型、檢測系統(tǒng)維修知識庫和故障樹模型、液壓與氣動等輔助裝置維修知識庫和故障樹模型等。

3.3 IETM系統(tǒng)功能設(shè)計

IETM開發(fā)平臺主要分成3個部分：IETM創(chuàng)作編輯系統(tǒng)、IETM發(fā)布系統(tǒng)、IETM瀏覽系統(tǒng)。IETM創(chuàng)作編輯系統(tǒng)主要完成IETM的開發(fā);發(fā)布系統(tǒng)主要完成IETM相關(guān)資源、執(zhí)行引擎、運(yùn)行環(huán)境的打包和生成;瀏覽系統(tǒng)主要完成IETM的顯示，并承擔(dān)綜合診斷信息的交互、融合和共享的功能。

3.3.1 IETM創(chuàng)作編輯系統(tǒng)

IETM創(chuàng)作編輯系統(tǒng)主要完成IETM的開發(fā)，包括數(shù)據(jù)模塊制作、插圖及多媒體模塊制作與管理。數(shù)據(jù)模塊是整個IETM系統(tǒng)的核心，為方便數(shù)控機(jī)床維修資料的管理及檢索，系統(tǒng)數(shù)據(jù)模塊的編著界面將元數(shù)據(jù)信息與內(nèi)容信息分開設(shè)計，使其具有自我描述能力。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫、XML兩種文件存儲格式，所有數(shù)據(jù)信息在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲、管理，與外部的信息共享和交互通過XML形式進(jìn)行。

3.3.2 IETM發(fā)布系統(tǒng)

發(fā)布系統(tǒng)主要完成IETM相關(guān)資源、執(zhí)行引擎、運(yùn)行環(huán)境的打包和生成。包含集成SGML/XML編輯器與注冊、發(fā)布內(nèi)容提取、樣式提取、數(shù)據(jù)封裝預(yù)覽、發(fā)布引擎、發(fā)布格式管理、有效頁目錄管理、歸檔管理等子模塊。發(fā)布系統(tǒng)既可以提取完整的手冊結(jié)構(gòu)化內(nèi)容，也可以提取任意層次的部分內(nèi)容，再應(yīng)用預(yù)先定義的樣式表，將手冊內(nèi)容發(fā)布成所需的形式支持發(fā)布PDF、Paper、WEB、IETM等格式。

3.3.3 IETM瀏覽系統(tǒng)

瀏覽系統(tǒng)主要完成IETM的顯示，并承擔(dān)綜合診斷信息的交互、融合和共享的功能。瀏覽系統(tǒng)采用3層運(yùn)行模式，即數(shù)據(jù)層、中間層及表示層。數(shù)據(jù)層完成數(shù)據(jù)的錄入、維護(hù)與管理;中間層包括數(shù)據(jù)ADO.NET數(shù)據(jù)訪問模型和Web服務(wù)器IIS，Web服務(wù)器中設(shè)置應(yīng)用程序服務(wù)器，從數(shù)據(jù)層中提取、保存數(shù)據(jù)，處理終端請求，將其結(jié)果返回給表示層;表示層即終端瀏覽器，將數(shù)據(jù)請求通過閱讀系統(tǒng)解析并顯示出來。

4? 主要創(chuàng)新點

4.1 采用C/S、B/S相結(jié)合的架構(gòu)，支持多人協(xié)同創(chuàng)作。IETM系統(tǒng)關(guān)注的是裝備全生命周期的數(shù)據(jù)管理，這些數(shù)據(jù)通常散落在不同人員手中，通過本系統(tǒng)可以實現(xiàn)多人協(xié)同工作，方便并規(guī)范數(shù)據(jù)的采集;

4.2 提供了多渠道數(shù)據(jù)發(fā)布功能。審批通過后的出版物可以通過打印文檔、XML數(shù)據(jù)文件、網(wǎng)頁文件等多種渠道發(fā)布和閱讀;

4.3 開發(fā)了判斷式診斷指引功能。建立了數(shù)控機(jī)床各功能部件的常見故障樹，通過VML技術(shù)將故障隔離過程以可視化流程圖的方式展現(xiàn)出來，能實現(xiàn)交互式故障診斷指導(dǎo)。圖3為內(nèi)嵌到IETM中的數(shù)控機(jī)床換刀故障排除流程，圖4為IETM排故指引界面。

5? 結(jié)束語

系統(tǒng)開發(fā)完成后，在我院數(shù)控中心現(xiàn)場設(shè)置了4-6個數(shù)控機(jī)床常見故障，讓設(shè)備維修維護(hù)人員利用本電子手冊進(jìn)行故障診斷和排故操作，最后使用者認(rèn)為該項目成果能給工作帶來便利，能夠提高維修工作效率。

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