機械加工系統運行狀態異常檢測方法初探

重慶工業職業技術學院 楊剛

1 目前機械加工系統運行狀態異常檢測現狀

相對于國外的的機械加工系統的運行狀態檢測水平，目前我國的整體情況還是很落后的，在現在的機械制造中我們面臨很多的問題和挑戰，其中檢測技術的不成熟就是重要的方面之一，同時也直接影響加工業的發展水平。要想在現在高科技時代面前有所成就，就要在一定程度上提高檢測技術的水平，發展和開發先進的檢測儀器和設備。在現實中的機械加工運行系統中，異常檢測的效益最為顯著，另外作為加工系統運行狀態的定量描述手段，異常檢測也大大提高了加工系統的操作性，同時也擴大了他的使用范圍。因此，運行狀態的異常檢測成為了機械加工業的主流。

2 機械加工系統運行狀態異常檢測原理

在一般的情況下，一個相對復雜的機械加工系統的故障大部分都是很有限的，在一個機械加工設備的正常使用生命周期中，每一個類型的系統故障只出現一次的概率是很小很小的。再有就是，現在的機械加工設備多種多樣，這些不同的設備之間，即使是相同型號的設備在使用之前的安裝條件和設備正常運行的使用條件不同，都會是設備的故障模式有很大的區別和不同。普通傳統的檢測方法很難實現設備的實時檢測，異常檢測技術就可以發揮它的優勢，可實施性強。運行狀態異常檢測的原理很簡單，就是運用統一化的正常機械加工中的運行狀態來調節系統的運行狀態。首先就是通過提取機械加工系統正常運行狀態和當前運行狀態信號特征，從而獲得大量的狀態特征量，然后再對當前狀態和正常狀態進行對比，算出偏離差，對偏離程度進行分析繼而預報運行狀態的變化趨勢和走向。

異常檢測是最早出現在IDS(Intrusion Detection Systems)中的概念，如對網絡安全的檢測等。目前我國的異常檢測技術已經運用到了很多的方面，也提出了很多的方法，在對統計的異常檢測和規范的異常檢測等。在實際中，機械加工運行狀態的異常檢測是對加工系統性能是否退化的評估標準，它一方面避開了在采樣過程中遇到的難點，同時還能調整運行不正常的機械加工狀態，在對設備的不斷調整和矯正中，也能漸漸地積累經驗，完善修正系統的數據，從而實現對系統運行狀態的定量評估。

3 機械加工系統運行狀態異常檢測方法和措施

隨著科學技術的發展和網絡信息技術的普及，網絡計算機開始介入機械加工系統運行狀態異常檢測，使得機械加工系統的運行更加的信息化和一體化，對異常的運行狀態的檢測更加的有效。

3.1 借助圖像實現異常檢測

為了能夠具體描述機械加工設備運行狀態的異常程度，我們提出了異常偏離距離的概念，用來描述偏離距離的程度。圖像化的描述簡單、簡潔、便于觀察、一目了然。把加工系統設備運行正常的狀態信號作為正常模式，把運行時的狀態信號定為當前模式。將兩個的狀態信號轉化為圖形，如果兩個圖像匹配程度越高，表示運行狀態越穩定越接近正常狀態，相反就會偏離正常的模式。如果兩者的圖像一致，則說明當前狀態處于正常，不需要調整。異常偏離程度如圖1所示。

圖1 異常偏離程度

3.2 運用公式實現異常檢測

這種方法可以用來檢測運行狀態，沒有圖像法直觀和簡單易懂，但是它的優勢是比圖像法更加精確，在對運行狀態的的數據矯正比較可靠。通過具體可靠的公式修正系數來反應系統的穩定性，由于數據的精確可以適用于專業的相關人員對數據的精確分析，一般情況下將正常模式作為一類，把當前模式當做一類，異常偏離距離就可轉化為求類間距離。異常偏離距離的計算公式有兩種，分別是重心法與平均法。

式子中：SC表示的是當前狀態下的類重心，SN表示的是正常狀態下的重心。

式子中，SCi表示的是當前類的狀態特征向量，SNj表示的是正常類的特征向量。

4 總結

目前隨著我國的經濟發展和科學技術的飛速提高，加上我國現在城市擴建和人民生活質量的逐漸提高，在現在這種人們需求越來越高的大背景下，機械加工的應用越來越廣泛。在機械加工中檢測技術的現狀不太樂觀，不能滿足生產需要，特別是在現代化的批量生產中，造成產品的質量不穩定，機械化運行不穩定，檢測技術手段單一和不足，這些問題的存在要求我們大力發展機械加工系統運行狀態的檢測技術。作為一種對機械加工設備的運行狀態定量描述手段，對運行狀態的的檢測一方面能提高在加工系統維護中的操作簡易性，另一方面還擴大了它的應用范圍，最重要的是還能為加工系統的性能做出在線評估。我們通過對異常數據的處理和檢測，能及時獲得相關的運行信息數據，通過圖像法和公式法表現出來，在對出現的問題進行修正和補救，做到機械加工系統的正常運行。

[1]黃吉.機械加工系統運行狀態異常檢測方法的研究.中國機械，2013年17期.

[2]肖貴.機械加工系統運行狀態異常檢測方法及措施探討.企業技術開發（學術版），2011年2期.