關(guān)于機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究

陶懋正

（泰州市?？蛋踩h(huán)境技術(shù)咨詢(xún)有限公司，江蘇 泰州 225400）

機(jī)電一體化技術(shù)是我國(guó)總體建設(shè)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，集制造業(yè)信息、計(jì)算機(jī)、微電子等技術(shù)于一體，廣泛用于各個(gè)社會(huì)的現(xiàn)代生產(chǎn)和開(kāi)放實(shí)踐中。近年來(lái)，為進(jìn)一步完善我國(guó)改革開(kāi)放進(jìn)程，我國(guó)也進(jìn)入了先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化時(shí)代，特別是近年來(lái)機(jī)械設(shè)備的集成化被廣泛應(yīng)用于各大產(chǎn)業(yè)工廠(chǎng)的實(shí)踐生產(chǎn)之中，在無(wú)形中推動(dòng)了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但同時(shí)，機(jī)電一體化設(shè)備又容易受到各種各樣不良因素的影響而導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障，由此，對(duì)于機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)的調(diào)查與研究具有非常高的價(jià)值。機(jī)電設(shè)備診斷技術(shù)保證了生產(chǎn)的安全，使企業(yè)了解機(jī)電設(shè)備存在的故障并采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。為了充分發(fā)揮機(jī)電一體化設(shè)備的作用，首先要使其工作穩(wěn)定，因?yàn)樗菣C(jī)電一體化設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中的重要組成部分，符合機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷標(biāo)準(zhǔn)。

1 機(jī)電一體化設(shè)備相關(guān)結(jié)構(gòu)

1.1 機(jī)電一體化設(shè)備

機(jī)電一體化，又稱(chēng)機(jī)械電子學(xué)，1971年首次出現(xiàn)在日本《機(jī)械設(shè)計(jì)》雜志的增刊上。伴隨機(jī)電一體化技術(shù)被有關(guān)行業(yè)廣泛地應(yīng)用得到了前所未有的蓬勃發(fā)展。機(jī)電一體化是一門(mén)與機(jī)械和微電子技術(shù)緊密結(jié)合的技術(shù)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)和光學(xué)技術(shù)組成的獨(dú)立的交叉學(xué)科。機(jī)電一體化的主要發(fā)展方向是人性化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、小型化、系統(tǒng)化等。

1.2 機(jī)電一體化設(shè)備的構(gòu)成

機(jī)電系統(tǒng)一般由結(jié)構(gòu)元素、動(dòng)力元素、運(yùn)動(dòng)元素、感知元素和功能元素五部分組成。其一，機(jī)械本體（結(jié)構(gòu)元件）是機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的所有功能元件，一般包括本體、框架、支架、連接件等。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部分（動(dòng)力元件）為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供能量和動(dòng)力。其二，是測(cè)試傳感部分（傳感元件）的參數(shù)和狀態(tài)，以檢測(cè)系統(tǒng)本身和外部環(huán)境，將其轉(zhuǎn)換成可識(shí)別的信號(hào)，傳送給信息處理單元，并在分析處理后生成相應(yīng)的控制信息。三是對(duì)信息進(jìn)行集中、存儲(chǔ)、分析和處理。未來(lái)將利用測(cè)試傳感部分和外部直接輸入指令，發(fā)出相應(yīng)的指令，規(guī)定信息處理和結(jié)果顯示的程序和節(jié)奏，從而控制整個(gè)系統(tǒng)的有目的的動(dòng)作。執(zhí)行器（運(yùn)動(dòng)元件）按照控制和信息處理部分給出的指令并完成指定的動(dòng)作及其功能。

2 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)及特點(diǎn)

2.1 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)原理

機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)原理是構(gòu)建數(shù)學(xué)模型、數(shù)據(jù)采集與分析處理。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的目的是了解設(shè)備參數(shù)，從而掌握設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，這是機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的重要依據(jù)，可以有效避免設(shè)備安全事故，維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行。并且，機(jī)電一體化設(shè)備的故障診斷與數(shù)據(jù)分析的支持是分不開(kāi)的，針對(duì)于數(shù)據(jù)采集的方法要求具有科學(xué)性，如利用傳感器來(lái)收集其設(shè)備相關(guān)性參數(shù)基本信息，然后要用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理，以便于達(dá)到檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行的目的。最后，在數(shù)據(jù)處理和分析的過(guò)程中，特別需要注意是對(duì)設(shè)備原始的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)將有效的信息與無(wú)效的信息區(qū)別開(kāi)來(lái)，并對(duì)有效的信息進(jìn)一步深入分析。通過(guò)對(duì)最終數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)的差異進(jìn)行分析比較，了解設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障。

2.2 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)特點(diǎn)

（1）機(jī)電一體化設(shè)備是由多個(gè)部件和技術(shù)要素組成的集合。在日常運(yùn)作中的機(jī)電設(shè)備故障診斷中，要快速找出故障部位并確定故障原因?qū)C(jī)電一體化設(shè)備進(jìn)行維修是非常困難的。機(jī)電設(shè)備發(fā)生故障的原因很多，其中最難判斷和確定設(shè)備故障原因的是存在質(zhì)量問(wèn)題的機(jī)械設(shè)備零部件的故障和電氣檢測(cè)元件的故障。

（2）故障診斷技術(shù)操作非常復(fù)雜并且涉及了大量相關(guān)的科學(xué)知識(shí)，因此技術(shù)人員必須擁有過(guò)硬的專(zhuān)業(yè)性素養(yǎng)，并具有豐富的機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)知識(shí)且能能做到融會(huì)貫通[3]。

（3）實(shí)際上手操作與計(jì)算之間會(huì)有一定的誤差，因此相關(guān)技術(shù)人員要結(jié)合其設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況結(jié)合相關(guān)理論知識(shí)，彼此之間融合保障設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)原因現(xiàn)狀

工業(yè)大革命以后，我國(guó)的機(jī)電一體化設(shè)備不斷取得進(jìn)步，機(jī)電一體化設(shè)備診斷技術(shù)的發(fā)展也變得更加成熟和精密，并在不斷發(fā)展和完善中升級(jí)，然而，就我國(guó)機(jī)電一體化診斷技術(shù)而言，還存在一些有待解決的小問(wèn)題，主要包括以下幾個(gè)方面：

3.1 理論體制不健全

目前，機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的理論體系有待進(jìn)一步完的善。診斷技術(shù)的需要與理論與實(shí)踐相結(jié)合才能被有效應(yīng)用。一個(gè)相對(duì)健全的理論體制可以為整個(gè)機(jī)電一體化整體的正常運(yùn)行提供良好的參考依據(jù)。目前，我國(guó)機(jī)電故障診斷技術(shù)的理論體系仍有發(fā)展進(jìn)步的空間，同樣整個(gè)機(jī)電運(yùn)行效率也可以繼續(xù)提升。

3.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)性不足

此外，我國(guó)機(jī)電一體化故障診斷技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化水平還有待進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)現(xiàn)有的技術(shù)一般是利用實(shí)際運(yùn)行情況結(jié)合工作人員的主觀(guān)意識(shí)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷設(shè)備是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)際上是非常不標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行。由于機(jī)電一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)一般相對(duì)較為復(fù)雜，也很容易受到多方面的各種影響。例如理論與實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)之間存在的差異、機(jī)械設(shè)備零部件之間的相互作用等，既而可能會(huì)影響其操作人員的專(zhuān)業(yè)診斷，但最終的診斷并不準(zhǔn)確甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤。因此，機(jī)電設(shè)備只能在設(shè)備因故障而被迫停止運(yùn)行時(shí)才能判斷出故障的所在處以及原因，而不能在運(yùn)行過(guò)程中就快速的做出準(zhǔn)確的判斷，這導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的效率相對(duì)較低。

相關(guān)實(shí)踐太少，再有就是目前國(guó)家所擁有的故障診斷技術(shù)的理論還不是很成熟，理論相對(duì)有些許落后并與實(shí)際操作的融合度不夠?，F(xiàn)下更需要更多的實(shí)踐技術(shù)操作的機(jī)會(huì)去驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)理論，這也是導(dǎo)致機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)行中的不能夠加以診斷和理論與實(shí)踐的融合度不夠的原因，其出現(xiàn)的困難，阻礙了診斷工作的開(kāi)展。

4 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的具體實(shí)施

4.1 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷操作步驟

技術(shù)操作人員應(yīng)在故障診斷前對(duì)整個(gè)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，并根據(jù)設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷和控制，以確保設(shè)備裝配過(guò)程的完整性和有效性。此外，全面研究合理的集中段診斷理論和運(yùn)行模式，確保測(cè)試信息滿(mǎn)足實(shí)際需要，測(cè)試信息滿(mǎn)足實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)價(jià)。只要提升了其機(jī)電設(shè)備的運(yùn)作規(guī)定與效率，才能在很大程度保證故障的診斷。

針對(duì)設(shè)備存在的問(wèn)題、環(huán)境參數(shù)的前提和影響因素，技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行了細(xì)致的深度分析。通過(guò)讀取機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)故障進(jìn)行綜合性的診斷。特別是在設(shè)備數(shù)據(jù)分類(lèi)過(guò)程中，技術(shù)人員要全面分析故障預(yù)防和診斷的結(jié)構(gòu)，保證故障診斷和操作框架的完整度及對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行全面維護(hù)和精準(zhǔn)檢修。

技術(shù)人員需要深入分析自己的設(shè)備性能。對(duì)于具體的故障診斷，不僅要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的整理和分類(lèi)，還要對(duì)防控結(jié)構(gòu)進(jìn)行集中診斷和處理，確保對(duì)可能的故障部位和原因進(jìn)行全面的分析和處理。只有技術(shù)人員及時(shí)診斷和處理機(jī)電設(shè)備故障，確定故障的具體原因和基本類(lèi)型，才能有效保障機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.2 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷具體操作方式

診斷與分析主要用于診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，分析可能產(chǎn)生故障的具體原因。專(zhuān)業(yè)的操作人員根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的流程對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，確保有效診斷和故障處理。這部分要考核技術(shù)操作人員的專(zhuān)業(yè)性素養(yǎng)，熟悉各種故障問(wèn)題和匹配機(jī)制。在設(shè)備故障診斷或周期循環(huán)式檢修時(shí)，結(jié)合電氣集成的設(shè)備故障和系統(tǒng)的故障，對(duì)事故進(jìn)行分析和處理，并根據(jù)上述實(shí)際情況和理論知識(shí)制定臨時(shí)解決方案，避免安全事故的發(fā)生。同時(shí)，相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)具備優(yōu)秀的操作人員。該裝置的技術(shù)利用該儀器有效地控制機(jī)電一體化設(shè)備，降低事故損失率。

（1）在應(yīng)用檢測(cè)機(jī)制的過(guò)程中，需要對(duì)偶然性系統(tǒng)故障的和持續(xù)性進(jìn)行診斷，即機(jī)電一體化設(shè)備的意外故障和系統(tǒng)故障進(jìn)行分析和處理。對(duì)于這類(lèi)不確定因素，技術(shù)人員應(yīng)制定臨時(shí)應(yīng)急預(yù)案，確保故障發(fā)生時(shí)能得到及時(shí)正確的處理。另一方面，在設(shè)備故障處置過(guò)程之中，技術(shù)人員應(yīng)利用檢測(cè)儀器對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備實(shí)時(shí)管理和控制，減少突發(fā)故障而造成的經(jīng)濟(jì)上損失。技術(shù)人員應(yīng)對(duì)機(jī)電集成設(shè)備的系統(tǒng)故障進(jìn)行綜合管理和控制，以有效減少問(wèn)題的出現(xiàn)。

（2）技術(shù)人員對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障指示燈進(jìn)行分析，其在檢測(cè)故障設(shè)備是針對(duì)兩種設(shè)備進(jìn)行檢查分別為有指示與無(wú)指示燈兩種。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或問(wèn)題時(shí)，如果帶指示燈的設(shè)備需要先收集相關(guān)故障信息，以確保相關(guān)人員能在第一時(shí)間及時(shí)監(jiān)控和整合機(jī)電的問(wèn)題和故障。如果系統(tǒng)沒(méi)有指示燈顯示系統(tǒng)故障，管理人員需要找到機(jī)電設(shè)備故障的位置并分析其原因，而有必要對(duì)其系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀(guān)察與檢測(cè)。

5 機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)未來(lái)的發(fā)展

5.1 網(wǎng)絡(luò)化

未來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷技術(shù)創(chuàng)新的一個(gè)重點(diǎn)方向。隨著在相應(yīng)的故障診斷過(guò)程中對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的引用，遠(yuǎn)程輔助功也將能得到更好的體現(xiàn)和完善。機(jī)電一體化設(shè)備故障診斷的方便性。由于機(jī)電一體化設(shè)備在運(yùn)作中有一些高風(fēng)險(xiǎn)性環(huán)節(jié)的存在，如這種高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)的相關(guān)故障診斷分析攪入現(xiàn)場(chǎng)，那么安全事故就很易發(fā)生。雖然有一些遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)，但如果有了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，必然會(huì)顯示出更大的便利性，對(duì)故障診斷和維修人員產(chǎn)生更大的影響。

5.2 智能化

當(dāng)今，人工智能技術(shù)的在飛速蓬勃的發(fā)展，人工智能系統(tǒng)也在故障診斷中被應(yīng)用并且展示出特別高的價(jià)值，尤其是面對(duì)逐漸復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備故障診斷的高要求情況下。AI技術(shù)可以更增加其便利性和運(yùn)作效率，也相對(duì)降低了工作人員檢修故障的難易程度。

5.3 傳感器

針對(duì)于機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，由于對(duì)故障診斷中獲得的各種信息參數(shù)要求較高，必須重視對(duì)各種傳感器的有效創(chuàng)新和改進(jìn)，以保證傳感器能夠更加準(zhǔn)確可靠信息數(shù)據(jù)。例如，需要對(duì)溫度、振動(dòng)、濕度、距離等傳感器進(jìn)行深入研究，以了解當(dāng)前存在的問(wèn)題和缺陷，并有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn)，為故障診斷的準(zhǔn)確性打下基礎(chǔ)。機(jī)電一體化設(shè)備在未來(lái)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。隨著未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的不斷深入與滲透，機(jī)電一體化將會(huì)更完善更健全，尤其是遠(yuǎn)程的輔助功能以及傳感器。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，機(jī)電一體化設(shè)備具有較為復(fù)雜的程序，其故障是不可預(yù)測(cè)的，必須高效的運(yùn)用設(shè)備故障診斷技術(shù)去增加預(yù)防和解決問(wèn)題，基于此，在對(duì)機(jī)電一體化設(shè)備故障進(jìn)行相關(guān)檢修時(shí)，相關(guān)人員并必須要很好運(yùn)用基礎(chǔ)理論相關(guān)知識(shí)，加以融會(huì)貫通，就能有效的提高檢修的效率和實(shí)際的效果，并且可以推動(dòng)機(jī)電一體化的生產(chǎn)，同時(shí)也為機(jī)電一體化的后期的發(fā)展奠定下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。從而大程度提高機(jī)電設(shè)備的工作效率，為生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造更多更大的經(jīng)濟(jì)利益，所以機(jī)電設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究是具有非?？捎^(guān)的發(fā)展前景。