本發(fā)明屬于數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種數(shù)控機床的診斷決策模塊、維修決策系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

伴隨著數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和功能不斷完善，數(shù)控機床在使用中的維護問題也日漸突出，成為制約數(shù)控機床發(fā)揮正常作用的因素之一。因此，在實際加工過程中，必須對數(shù)控機床的運行狀態(tài)與故障報警信息做出及時判斷并采取相應(yīng)措施以避免數(shù)控機床故障導(dǎo)致的嚴重后果。這樣做，可有效保證設(shè)備運行的可靠性以及加工產(chǎn)品的質(zhì)量，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

目前已有一些機床故障診斷系統(tǒng)的技術(shù)在實際生產(chǎn)中運用，例如專利文獻CN2014107336032公開了一種基于專家系統(tǒng)的數(shù)控機床故障診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以通過采集機床加工過程中的溫度、振動、噪聲等數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)進行分析與處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)送到系統(tǒng)的故障診斷模塊分析診斷結(jié)果，通過人機交互實現(xiàn)機床故障的描述與排除。

然而，上述的機床故障診斷方法僅采集機床加工過程中的溫度、振動、噪聲等數(shù)據(jù)，而忽略了機床中直接描述故障情況的系統(tǒng)故障信息。而溫度、振動、噪聲等機床加工過程中的數(shù)據(jù)會隨著機床的類型、機床實際加工使用情況、周圍環(huán)境、操作人員的使用習(xí)慣的變化而實時變化，導(dǎo)致其建立的識別機床故障類型的模型魯棒性不夠，遷移性差，適用性不強，只能在單一類型、單個機床上取得比較好的效果，從而不具有普適性。此外故障診斷系統(tǒng)均為封閉系統(tǒng)，無法充分利用操作人員的診斷知識進行改進和完善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種數(shù)控機床的診斷決策模塊、維修決策系統(tǒng)及其方法，其目的在于充分利用系統(tǒng)故障信息以及操作人員的診斷知識，增加數(shù)控機床診斷系統(tǒng)的適用性。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種診斷決策模塊，所述診斷決策模塊包括故障掃描單元、搜索診斷單元以及方案記錄單元；

所述故障掃描單元用于根據(jù)二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息；以及用于向外部獲取與系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的非系統(tǒng)故障信息；并根據(jù)所述系統(tǒng)故障信息以及非系統(tǒng)故障信息，獲得機床故障信息；

所述搜索診斷單元用于根據(jù)所述機床故障信息以及服務(wù)器端的關(guān)鍵詞檢索表獲得關(guān)鍵詞，輸出至服務(wù)器端，并將服務(wù)器端反饋的本地參考解決方案輸出至外部；

所述方案記錄單元用于從外部獲取與機床故障信息對應(yīng)的實際解決方案，并根據(jù)所述機床故障信息以及實際解決方案獲得本地案例，并輸出至服務(wù)器端。

優(yōu)選地，所述搜索診斷單元還用于根據(jù)關(guān)鍵詞從互聯(lián)網(wǎng)獲取在線參考解決方案，并將所述在線參考解決方案輸出至外部。

按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種包括上述診斷決策模塊的數(shù)控機床的維修決策系統(tǒng)，所述維修決策系統(tǒng)包括：設(shè)置于數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)端的故障記錄單元，設(shè)置于移動終端的故障掃描單元、搜索診斷單元以及方案記錄單元，設(shè)置于服務(wù)器端的關(guān)鍵詞檢索表以及本地案例庫；

所述故障記錄單元用于根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)端采集的系統(tǒng)故障信息生成二維碼；

所述故障掃描單元用于根據(jù)所述二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息；以及用于向外部獲取與系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的非系統(tǒng)故障信息；并根據(jù)所述系統(tǒng)故障信息以及非系統(tǒng)故障信息，獲得機床故障信息；

所述搜索診斷單元用于根據(jù)所述機床故障信息以及關(guān)鍵詞檢索表獲得關(guān)鍵詞，并從本地案例庫獲取本地參考解決方案，將所述本地參考解決方案輸出至外部；

所述本地案例庫用于根據(jù)關(guān)鍵詞以及儲存的本地案例，獲得本地參考解決方案，并從方案記錄單元獲取本地案例，進行儲存；

所述方案記錄單元用于從外部獲取與機床故障信息對應(yīng)的實際解決方案，并根據(jù)所述機床故障信息以及實際解決方案獲得本地案例。

優(yōu)選地，所述搜索診斷單元還用于根據(jù)關(guān)鍵詞從互聯(lián)網(wǎng)獲取在線參考解決方案，并將所述在線參考解決方案輸出至外部。

優(yōu)選地，所述系統(tǒng)故障信息包括數(shù)控機床的編號、故障發(fā)生的時間、數(shù)控系統(tǒng)的伺服信息、數(shù)控系統(tǒng)的軟件信息、數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)核信息以及故障的類型。

按照本發(fā)明的另一方面，還提供了一種利用上述維修決策系統(tǒng)的維修決策方法，包括以下步驟：

S1.故障記錄單元根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)端采集的系統(tǒng)故障信息生成二維碼；

S2.故障掃描單元根據(jù)所述二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息，以及向外部操作人員獲取與系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的非系統(tǒng)故障信息；并根據(jù)所述系統(tǒng)故障信息以及非系統(tǒng)故障信息，獲得機床故障信息；

S3.搜索診斷單元根據(jù)所述機床故障信息以及關(guān)鍵詞檢索表獲得關(guān)鍵詞；

S4.本地案例庫根據(jù)關(guān)鍵詞在本地案例中進行匹配，并判斷是否匹配成功；匹配成功則獲得本地參考解決方案，所述搜索診斷單元將本地參考解決方案輸出至外部操作人員，進入步驟S5；匹配失敗則進入步驟S6；

S5.操作人員將本地參考解決方案應(yīng)用至數(shù)控機床，應(yīng)用成功則維修決策方法結(jié)束，應(yīng)用失敗則進入步驟S6；

S6.操作人員選取其它參考解決方案并應(yīng)用至數(shù)控機床，直至應(yīng)用成功，此時的參考解決方案為實際解決方案；

S7.方案記錄單元從外部操作人員獲取與當(dāng)前機床故障信息對應(yīng)的實際解決方案，并根據(jù)所述機床故障信息以及實際解決方案獲得本地案例；所述本地案例庫將所述本地案例進行儲存。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列有益效果：

1、本發(fā)明直接通過系統(tǒng)故障信息從本地案例庫中獲取參考解決方案，從而避免了現(xiàn)有機床故障診斷系統(tǒng)需要采集機床加工過程中的數(shù)據(jù)并進行建模而造成的系統(tǒng)魯棒性差，難以大范圍推廣以及對新的故障難以識別等問題；

2、故障掃描單元以及搜索診斷單元設(shè)置于移動終端，方便操作人員快速獲取系統(tǒng)故障信息，并向本地案例庫喜怒無常解決方案；

3、操作人員可通過方案記錄單元向本地案例庫添加實際解決方案，從而生成新的本地案例，充分利用了操作人員的經(jīng)驗知識，使得本地案例庫在使用中不斷擴充豐富，使得本發(fā)明的維修決策系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能，以供所有操作人員共同參考使用；

4、搜索診斷單元還能夠向互聯(lián)網(wǎng)獲取在線參考解決方案，充分體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)驅(qū)動的機床故障診斷的優(yōu)勢，充分體現(xiàn)了群智和人機協(xié)同混合智能在解決機床故障診斷問題時的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明維修決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1維修決策系統(tǒng)工作流程圖；

圖3為本發(fā)明實施例1二維碼生成示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供了一種數(shù)控機床的維修決策系統(tǒng)，所述維修決策系統(tǒng)包括：設(shè)置于數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)端的故障記錄單元，設(shè)置于移動終端的診斷決策模塊，以及設(shè)置于服務(wù)器端的關(guān)鍵詞檢索表以及本地案例庫；所述診斷決策模塊包括故障掃描單元、搜索診斷單元以及方案記錄單元；

所述故障記錄單元用于根據(jù)數(shù)控機床的系統(tǒng)故障信息生成二維碼(可采用PDF417、QR Code、Code 49、Code 16K或Code One等二維碼類型)，系統(tǒng)故障信息包括數(shù)控機床的編號、故障發(fā)生的時間、數(shù)控系統(tǒng)的伺服系統(tǒng)信息、數(shù)控系統(tǒng)的軟件信息、數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)核信息以及故障的類型等；其中，故障的類型包括數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床的通道、數(shù)控機床的軸、伺服系統(tǒng)、數(shù)控機床的可編程邏輯控制器、數(shù)控機床的設(shè)備、數(shù)控系統(tǒng)的語法、用戶的可編程邏輯控制器、人機接口(Human Machine Interface，HMI)；

所述故障掃描單元用于根據(jù)所述二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息；然后通過外部操作人員的輸入，獲取與系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的非系統(tǒng)故障信息(如機床外觀、電氣故障以及故障發(fā)生現(xiàn)場的圖片等)；所述故障掃描單元還用于根據(jù)所述系統(tǒng)故障信息以及非系統(tǒng)故障信息，獲得機床故障信息；

所述搜索診斷單元用于根據(jù)所述機床故障信息以及關(guān)鍵詞檢索表獲得關(guān)鍵詞，所述本地案例庫用于根據(jù)關(guān)鍵詞在本地案例庫的本地案例中進行匹配，獲得本地參考解決方案，并輸出至搜索診斷單元；所述搜索診斷單元同時還可以根據(jù)關(guān)鍵詞從互聯(lián)網(wǎng)的搜索引擎獲取在線參考解決方案；本地參考解決方案以及在線參考解決方案可通過移動終端的顯示裝置進行分欄顯示，操作人員可選取本地參考解決方案以及在線參考解決方案中的任意之一進行詳細方案信息的查看；

所述方案記錄單元用于從外部的操作人員獲取與機床故障信息對應(yīng)的實際解決方案，并根據(jù)所述機床故障信息以及實際解決方案獲得本地案例；

所述本地案例庫除了建立時預(yù)先設(shè)定的本地案例，還可以從方案記錄單元獲得本地案例，從而進行自身學(xué)習(xí)、擴充和豐富。

上述維修決策系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟：

S1.故障記錄單元根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)端采集的系統(tǒng)故障信息生成二維碼；

S2.設(shè)置于移動終端的故障掃描單元掃描所述二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息；然后外部操作人員向故障掃描單元輸入系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的非系統(tǒng)故障信息；故障掃描單元根據(jù)所述系統(tǒng)故障信息以及非系統(tǒng)故障信息，獲得機床故障信息；

S3.搜索診斷單元根據(jù)所述機床故障信息以及關(guān)鍵詞檢索表獲得關(guān)鍵詞；

S4.本地案例庫根據(jù)關(guān)鍵詞在本地案例中進行匹配；匹配成功則獲得本地參考解決方案；所述搜索診斷單元同時還可以根據(jù)關(guān)鍵詞從互聯(lián)網(wǎng)獲取在線參考解決方案，并將本地參考解決方案以及在線參考解決方案輸出至外部的操作人員，以供操作人員參考，進入步驟S5；匹配失敗則進入步驟S6；

S5.操作人員將本地參考解決方案應(yīng)用至數(shù)控機床，應(yīng)用成功則維修決策方法結(jié)束，應(yīng)用失敗則進入步驟S6；

S6.操作人員選取在線參考解決方案等其它參考解決方案并應(yīng)用至數(shù)控機床，直至應(yīng)用成功，此時的參考解決方案為實際解決方案；

S7.方案記錄單元從外部操作人員獲取與當(dāng)前機床故障信息對應(yīng)的實際解決方案，并根據(jù)所述機床故障信息以及實際解決方案獲得本地案例；所述本地案例庫將所述本地案例進行儲存，從而進一步得到擴充與豐富。

實施例1

本實施例的維修決策系統(tǒng)包括：設(shè)置于數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)端的故障報警信息記錄與傳遞模塊，設(shè)置于移動終端的維護決策咨詢系統(tǒng)移動端APP，以及設(shè)置于服務(wù)器端的關(guān)鍵詞檢索表以及數(shù)據(jù)庫；所述維護決策咨詢系統(tǒng)移動端APP包括故障掃描單元、搜索診斷單元、機床歷史故障記錄單元以及方案記錄單元；

該維修決策系統(tǒng)的工作過程包括以下步驟，如圖2所示：

步驟1：數(shù)控機床發(fā)生故障時，通過在數(shù)控系統(tǒng)端部署的數(shù)控機床控制系統(tǒng)故障報警信息記錄與傳遞模塊，獲取數(shù)控機床工作過程中產(chǎn)生的機床故障信息中的系統(tǒng)故障信息，并在數(shù)控系統(tǒng)端生成故障二維碼記錄上述系統(tǒng)故障信息；

本實施例中在數(shù)控系統(tǒng)端生成的某一故障二維碼的圖片如圖3所示，其內(nèi)容采用JSON格式，具體描述如下：

MS＝197FFDE19F36D2C&NM＝HNC-808&SV＝1.24.00.Z6&AI＝[{“AN”:“X”，“DV”：“180U/0.0”}，{“AN”:“Y”,“DV”:180U/0.0},{“AN”:“Z”,“DV”:180U/0.0},{“AN”:“主”,“DV”:180U/0.0}]&AM＝[{“EN”:“PS_ERR00000014”,“EI”:“G05的Q參數(shù)非法”}，{“EN”:“PS_ERR00000016”,“EI”:“非法鏡像指令”}]

其中：MS為機床序列號，上例中MS＝197FFDE19F36D2C；NM為機床系統(tǒng)型號，上例中NM＝HNC-808；SV為機床系統(tǒng)軟件版本，上例中SV＝1.24.00.Z6；AI為軸信息；AN為軸名，上例中X軸表現(xiàn)形式為“AN”:“X”；DV為驅(qū)動型號及軟件版本，上例中DV＝180U/0.0；AM為報警信息；EN為報警編號，上例中EN＝PS_ERR00000016；EI為故障報警信息描述。報警信息包括：系統(tǒng)、通道、軸、伺服、PLC、設(shè)備、語法、用戶PLC、HMI9種類型。

步驟2：數(shù)控機床發(fā)生故障并在數(shù)控系統(tǒng)端生成故障二維碼后，操作人員或維修人員使用維修決策咨詢系統(tǒng)移動端APP，掃描在數(shù)控系統(tǒng)上生成的故障二維碼，獲得系統(tǒng)故障信息，操作人員再添加與系統(tǒng)故障信息對應(yīng)的備注信息(包括非系統(tǒng)故障信息)至維護決策咨詢系統(tǒng)移動端APP。

所移動端APP具有賬戶管理功能，現(xiàn)場操作人員或維修人員在本地移動設(shè)備上第一次使用本發(fā)明的移動端APP時，需要提前輸入賬號和密碼方才可獲得使用權(quán)限。所述維護決策咨詢系統(tǒng)移動端APP包括故障掃描單元、搜索診斷單元、機床歷史故障記錄單元以及方案記錄單元。當(dāng)數(shù)控機床發(fā)生故障并在數(shù)控系統(tǒng)端生成故障二維碼信息后，現(xiàn)場操作人員或維修人員點擊故障掃描單元的故障掃描功能鍵后可實現(xiàn)對故障二維碼的掃描并將機床故障信息中的系統(tǒng)故障信息錄入APP；該界面亦可供操作人員或維護人員手動輸入一些機床故障信息中的非系統(tǒng)信息作為補充，如手機存儲或現(xiàn)場拍攝的故障圖片。

步驟3：搜索診斷單元根據(jù)機床故障信息在關(guān)鍵詞檢索表中進行檢索，點擊搜索診斷單元界面上的診斷按鍵即生成關(guān)鍵詞(本實施例關(guān)鍵詞為“參數(shù)非法”及“非法鏡像”)，并發(fā)送至服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫根據(jù)關(guān)鍵詞，獲得搜索結(jié)果，再反饋至搜索診斷單元，從而實現(xiàn)對新故障的診斷。

步驟4：同時，維修決策咨詢系統(tǒng)移動端APP的搜索診斷單元，還可以通過搜索引擎，實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相似信息數(shù)據(jù)庫中的案例信息進行匹配，并將匹配的結(jié)果通過本發(fā)明的移動端APP顯示給現(xiàn)場操作人員或維修人員，供操作人員或維修人員參考以快速找到故障解決方案；

步驟5：如果新的機床故障信息未能與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫、互聯(lián)網(wǎng)相似信息數(shù)據(jù)庫中的案例信息未進行成功匹配，或者雖然成功匹配，但實際應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)匹配結(jié)果與實際解決方案有差異；則操作人員在場外解決了故障報警信息后，可通過維修決策咨詢系統(tǒng)移動端APP的方案記錄單元輸入本次機床故障信息的故障實際解決方案，方案記錄單元將其作為新的案例發(fā)送給服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫進行存儲，從而使得該數(shù)據(jù)庫的維修案例信息不斷豐富，使系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)功能；同時，該新的案例同時也記錄于移動端APP的機床歷史故障記錄單元，所述機床歷史故障記錄單元記錄的新的案例的內(nèi)容包括故障時間、故障描述、故障圖片、是否解決、故障修復(fù)以及故障錄入幾個內(nèi)容，點擊查看圖片，可以查看故障的現(xiàn)場圖片，點擊圖片可以放大查看。點擊修復(fù)錄入，匹配相關(guān)故障維修案例，幫助用戶解決問題。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。