数控机床维修交互式电子技术手册设计

黄登红

摘要：针对当前数控机床维修纸质技术资料在实际使用中存在着携带不方便、查找效率低、更新不及时、不易于理解等诸多弊端，设计了数控机床维修交互式电子技术手册，并基于数控机床及其各功能模块常见故障现象及其诊断过程，建立了全面的维修知识库和故障树模型，实现了交互式故障诊断指导功能，提高了数控机床故障诊断效率和准确率。

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.

关键词：数控机床;交互式;电子技术手册

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

中图分类号：[TJ07]                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）28-0202-03

0  引言

数控机床在机械制造业中的应用越来越普遍，保障数控机床稳定运行及在设备出现故障后能够迅速做出准确的维修决策，对保障生產正常运行、降低企业运营成本有举足轻重的作用。各类数控机床维修技术资料如数控系统参数手册、维修手册、机床电气原理图纸等，是设备使用和维修保障的重要技术支撑，但这些技术资料通常是纸质或者是PDF电子文档，纸质资料在实际使用中携带不方便、查找效率低、且容易损坏;PDF电子文档则虽然部分程度上弥补了纸质资料的一些不足，但依然存在数据表现形式单一、交互性差等弊端。交互式电子技术手册（IETM）综合应用计算机多媒体、数据库和网络等技术的优势，将各类信息按照有关标准有机组织管理起来，数据表现形式丰富，且便于查询，因此设计数控机床维修交互式电子技术手册，对于提升数控机床维修维护工作效率具有重要意义。

1  需求与功能分析

本交互式电子技术手册（IETM）的开发，旨在解决数控机床维修相关纸质技术资料的数字化、资料快速查询及数控机床维修引导的问题，同时要确保相关信息更加直观、生动，便于数控机床维修技术人员理解和掌握。因此，本IETM系统功能设计如下：

①访问控制。支持安全登陆、分级访问、系统锁定等访问控制功能。②导航和访问。提供目录树导航、访问记录导航、检索等功能。③数据展现。能对文字、图片、音频、视频等素材进行混合编排、可视化创作和发布。④关键字搜索。通过基于全文检索的关键字查询功能，使用户输入关键字来定位到IETM中的相关内容，能对具体系统参数等进行查询。⑤注释和标注。用户可以出于提醒自己在一个程序中如何操作一个步骤，或是针对特殊的任务寻求帮助时可以联系谁，做一些特定的注释。⑥仿真和演示。系统通过Cult3D技术实现设备原理介绍、拆装过程、故障诊断的交互式模拟，充分满足不同用户的操作需求。⑦交互式故障诊断指导。针对具体数控机床建立故障树，实现对故障的交互式排故指导，通过VML技术将故障隔离过程以可视化流程图的方式展现出来，给出用户相应的故障诊断流程和建议，提高数控机床故障诊断效率和准确率。

2  总体框架

数控机床维修IETM系统平台采用C/S、B/S相结合的架构，支持多人协同创作。在B/S模式下，实现流程可视化配置基础、数据授权、用户添加、基础信息维护等功能;在C/S模式下，实现项目管理，创作管理，发布物管理，DNN管理等。数控装备维护维修的IETM开发平台采用B/S模式，可进行发布物查阅、全文检索、交互式故障诊断等;结构化编辑器也采用B/S模式，实现可视化编辑。

系统从上到下分为综合应用层、基础组件层、公共源数据层三个部分，同时为了保证系统的稳定运作，还增加了标准规范和安全机制两个辅助部分。系统架构体系如图1所示。

3  技术路线及编制流程

3.1 数控机床相关技术资料的数字化

完成数控机床相关电气原理图、电气连接图、机械结构图、参数手册等技术资料的数字化，为后续数据模型建立奠定基础。

3.2 数控机床维修知识库和故障树模型的建立

归纳数控机床常见故障现象及其诊断过程，建立全面的维修知识库和故障树模型，主要包括：外围电气系统维修知识库和典型故障树模型、CNC系统维修知识库和典型故障树模型、PMC报警维修知识库和故障树模型、主轴及各进给轴伺服系统维修知识库和故障树模型、检测系统维修知识库和故障树模型、液压与气动等辅助装置维修知识库和故障树模型等。

3.3 IETM系统功能设计

IETM开发平台主要分成3个部分：IETM创作编辑系统、IETM发布系统、IETM浏览系统。IETM创作编辑系统主要完成IETM的开发;发布系统主要完成IETM相关资源、执行引擎、运行环境的打包和生成;浏览系统主要完成IETM的显示，并承担综合诊断信息的交互、融合和共享的功能。

3.3.1 IETM创作编辑系统

IETM创作编辑系统主要完成IETM的开发，包括数据模块制作、插图及多媒体模块制作与管理。数据模块是整个IETM系统的核心，为方便数控机床维修资料的管理及检索，系统数据模块的编著界面将元数据信息与内容信息分开设计，使其具有自我描述能力。系统提供数据库、XML两种文件存储格式，所有数据信息在数据库中进行存储、管理，与外部的信息共享和交互通过XML形式进行。

3.3.2 IETM发布系统

发布系统主要完成IETM相关资源、执行引擎、运行环境的打包和生成。包含集成SGML/XML编辑器与注册、发布内容提取、样式提取、数据封装预览、发布引擎、发布格式管理、有效页目录管理、归档管理等子模块。发布系统既可以提取完整的手册结构化内容，也可以提取任意层次的部分内容，再应用预先定义的样式表，将手册内容发布成所需的形式支持发布PDF、Paper、WEB、IETM等格式。

3.3.3 IETM浏览系统

浏览系统主要完成IETM的显示，并承担综合诊断信息的交互、融合和共享的功能。浏览系统采用3层运行模式，即数据层、中间层及表示层。数据层完成数据的录入、维护与管理;中间层包括数据ADO.NET数据访问模型和Web服务器IIS，Web服务器中设置应用程序服务器，从数据层中提取、保存数据，处理终端请求，将其结果返回给表示层;表示层即终端浏览器，将数据请求通过阅读系统解析并显示出来。

4  主要创新点

4.1 采用C/S、B/S相结合的架构，支持多人协同创作。IETM系统关注的是装备全生命周期的数据管理，这些数据通常散落在不同人员手中，通过本系统可以实现多人协同工作，方便并规范数据的采集;

4.2 提供了多渠道数据发布功能。审批通过后的出版物可以通过打印文档、XML数據文件、网页文件等多种渠道发布和阅读;

4.3 开发了判断式诊断指引功能。建立了数控机床各功能部件的常见故障树，通过VML技术将故障隔离过程以可视化流程图的方式展现出来，能实现交互式故障诊断指导。图3为内嵌到IETM中的数控机床换刀故障排除流程，图4为IETM排故指引界面。

5  结束语

系统开发完成后，在我院数控中心现场设置了4-6个数控机床常见故障，让设备维修维护人员利用本电子手册进行故障诊断和排故操作，最后使用者认为该项目成果能给工作带来便利，能够提高维修工作效率。

参考文献：

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