摘 要：印刷業(yè)的發(fā)展離不開高密度的印刷機(jī)械設(shè)備，生活水平的提高，對印刷品質(zhì)類的需求越高，促使印刷機(jī)械的設(shè)備不斷地更新改革。本文對印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，分析了印刷機(jī)械目前在故障診斷技術(shù)研究方面存在著各方面的現(xiàn)狀，比如：振動信號分析、聲音信號分析、印刷圖像分析、解析模型分析、知識分析等印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究，針對印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)方法的研究分析，對印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行闡述，進(jìn)而得出對印刷機(jī)械故障監(jiān)測要結(jié)合多元化的技術(shù)信息，進(jìn)行全方位的監(jiān)測分析，降低印刷企業(yè)的生產(chǎn)成本、提升印刷企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：印刷機(jī)械故障;監(jiān)測;診斷技術(shù);研究

引言

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，印刷機(jī)械也在不斷地改革和創(chuàng)新，不斷向集成化、高速度、高精度、高自動化、高智能化的方向發(fā)展，印刷機(jī)械的設(shè)備也在不斷地更新和改革，從而增加印刷機(jī)械發(fā)生故障的可能性。一般情況下印刷機(jī)械都是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，一旦發(fā)生故障就會對企業(yè)的生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響。在印刷企業(yè)中對印刷機(jī)械故障的檢測還運(yùn)用人工經(jīng)驗(yàn)和對設(shè)備調(diào)試，這樣不但會增加企業(yè)人力和財力，還對企業(yè)操作人員的專業(yè)技術(shù)水平有更高的要求。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，使印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)的方法也不斷地進(jìn)行更新。印刷機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時會產(chǎn)生多種信號，對印刷機(jī)設(shè)備的性能、運(yùn)行情況等進(jìn)行采集故障信號源和診斷故障分析，印刷操作人員應(yīng)準(zhǔn)確的了解印刷機(jī)械的運(yùn)動狀態(tài)，及時的風(fēng)險并解決出現(xiàn)的故障。印刷操作人員應(yīng)建立完善的印刷機(jī)械運(yùn)行狀態(tài)的檢測和故障診斷技術(shù)。

一、印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)的應(yīng)用研究

隨著社會經(jīng)濟(jì)不斷地提高，印刷企業(yè)對印刷機(jī)械設(shè)備的要求越來越高，包括速度、穩(wěn)定性、停機(jī)率等等要求，對印刷機(jī)械故障自檢功能的要求就越來越高，在印刷機(jī)械運(yùn)行的同時對印刷機(jī)械進(jìn)行故障檢測。市面上現(xiàn)在生產(chǎn)出了全數(shù)字化的電子顯示系統(tǒng)，就是對印刷機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的信號進(jìn)行數(shù)字化，全數(shù)字化的電子顯示系統(tǒng)使印刷機(jī)控制系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)相融合，全數(shù)字化電子顯示系統(tǒng)可以對常見的印刷機(jī)械故障實(shí)現(xiàn)在線進(jìn)行檢測和實(shí)時維護(hù)的目的。印刷機(jī)器的零部件數(shù)量巨多，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不可能真正的達(dá)到不停機(jī)進(jìn)行故障診斷目的，相對一些較復(fù)雜的機(jī)械故障仍然需要人工進(jìn)行檢測。目前我國印刷機(jī)機(jī)械故障的診斷方法在研究起步階段，沒有專業(yè)性的印刷機(jī)械故障診斷分析系統(tǒng)，缺少印刷機(jī)械故障診斷分析系統(tǒng)的人才，所以，這將是國家未來在印刷機(jī)械方面研究的重點(diǎn)。

二、印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究的現(xiàn)狀

（一）對于振動信號分析的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

振動信號是印刷機(jī)械故障診斷中最簡便的方式，聲音信號是振動信號中最特殊的信號。印刷機(jī)在工作的時候會產(chǎn)生傳動的摩擦，印刷機(jī)各個零部件之間一直會產(chǎn)生振動，振動信號與印刷機(jī)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動特征存在著緊密地聯(lián)系。[1]印刷機(jī)發(fā)生機(jī)械故障的時候，振動信號也會發(fā)生變化，印刷機(jī)出現(xiàn)不同的故障就會發(fā)出不同的信號，根據(jù)發(fā)出的信號選擇出需要處理的信號并進(jìn)行分析研究，從信號中判斷出相應(yīng)的故障類型。隨著計算機(jī)信息化技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的診斷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了印刷機(jī)故障診斷中，對印刷機(jī)工作的穩(wěn)定性、高效性、可靠性具有重大意義。從輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)的印刷單元進(jìn)行分析運(yùn)動部件的振動特點(diǎn)，通過對振動信號的處理，進(jìn)而得到振動信號和印刷圖像之間的關(guān)系;根據(jù)對電機(jī)轉(zhuǎn)子中的故障頻率分量進(jìn)行分析研究，進(jìn)而得出了雙滑動頻率和離散小波變換的診斷技術(shù)，有效的對印刷機(jī)故障信號進(jìn)行解析;對于旋轉(zhuǎn)機(jī)械出現(xiàn)故障的原因，運(yùn)用計算機(jī)系統(tǒng)對振動信號進(jìn)行采集，結(jié)合計算機(jī)系統(tǒng)建造印刷機(jī)故障的模型，對印刷機(jī)械故障進(jìn)行正確的識別。

在目前印刷機(jī)械故障診斷中有許多新型的研究方法層出不絕，印刷機(jī)械工作的時候產(chǎn)生的信號，從時域和頻域進(jìn)行對振動信號的分析，在運(yùn)算不同頻帶聲音信號故障率的基礎(chǔ)上創(chuàng)建印刷機(jī)故障頻率識別的聽覺模型。印刷機(jī)相關(guān)的研究人員從各個角度對印刷機(jī)的信號進(jìn)行了研究分析，提高對單一性故障及時準(zhǔn)確地判斷，印刷機(jī)在運(yùn)行的時候，印刷機(jī)中的各個零部件信號之間相互干擾，致使振動信號研究分析加大難度。振動信號的采集運(yùn)用的時接觸式的測量方式，在某種情況下不能直接受到振動信號，研究人員收到的振動數(shù)據(jù)都是離線數(shù)據(jù)，不是印刷機(jī)正在運(yùn)行的實(shí)時數(shù)據(jù)。所以，印刷機(jī)在振動信號分析故障診斷技術(shù)在實(shí)際的運(yùn)用中有一定的局限性，無法達(dá)到預(yù)想的結(jié)果。

（二）對于聲音信號分析的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

聲音信號的故障診斷技術(shù)是運(yùn)用快速傅里葉變換等方法對其進(jìn)行分析研究，目前聲音信號診斷技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到軸承和齒輪的故障中。[2]對于聲音信號在印刷機(jī)械故障診斷方面處于前期實(shí)驗(yàn)的階段。在對于聽覺模型的印刷機(jī)械故障的診斷技術(shù)，對印刷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時候?qū)β曇粜盘栠M(jìn)行采集，并結(jié)合濾波器進(jìn)行消除雜音，進(jìn)而對印刷機(jī)的故障進(jìn)行分析研究。印刷機(jī)的振動信號和聲音信號相融合，對軸承進(jìn)行故障分析，使分析故障原因具有較高的準(zhǔn)確率。聲音信號分析的方法就是為印刷機(jī)械故障診斷提供了有效的理論基礎(chǔ)，因?yàn)橛∷C(jī)械在運(yùn)轉(zhuǎn)的時候存在很多的噪音，對信號采集的設(shè)備要求比較高。在降低計算機(jī)硬件設(shè)備成本的時候，提高對聲音信號分析的準(zhǔn)確率。

（三）對于印刷圖像分析的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

傳統(tǒng)的印刷機(jī)數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障診斷技術(shù)一般需要操作者具備一定的理論知識的基礎(chǔ)，現(xiàn)在企業(yè)運(yùn)用的都是大型的機(jī)器設(shè)備，好多設(shè)備已經(jīng)無法運(yùn)用人工進(jìn)行分析印刷機(jī)故障數(shù)據(jù)。目前計算機(jī)技術(shù)水平的迅速發(fā)展，圖像分析印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)主要在印刷品質(zhì)量檢測上進(jìn)行應(yīng)用，在印刷機(jī)械上安裝圖像識別裝置設(shè)備，用于對印刷品實(shí)行圖像識別、印刷機(jī)器設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測，從印刷品和樣品比對進(jìn)行故障診斷，倘若出現(xiàn)問題，就會獲得大量的故障診斷信息。[3]傳統(tǒng)的圖像識別系統(tǒng)只對印刷品的色標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，圖像檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了整張印刷品的檢測，增加了檢測的準(zhǔn)確率。生產(chǎn)出高質(zhì)量的印刷品是印刷機(jī)械的最終目標(biāo)，操作人員可以從印刷品中看出印刷機(jī)器工作狀態(tài)的信息和豐富圖文信息。圖像信息是一種非常重要的故障診斷信息，圖像信息處理技術(shù)是人們無法運(yùn)用眼睛去識別的信息和規(guī)律，對印刷機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的特征進(jìn)行詳細(xì)的解析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對印刷機(jī)械故障的診斷。對當(dāng)前印刷機(jī)故障診斷特點(diǎn)單一化、精密度地等現(xiàn)象，分析研究了印刷圖像故障對其他故障之間的相關(guān)聯(lián)系，運(yùn)用圖像邊緣距離的全畫面印刷方法，并進(jìn)行高密度的檢測，提高印刷圖像故障診斷技術(shù)的有效性;通過圖像分析的機(jī)械故障診斷技術(shù)的方法，運(yùn)用多元化的統(tǒng)計方法解析印刷單元的故障和特征的映射關(guān)系，運(yùn)用畫面感對機(jī)械故障的類別進(jìn)行判斷，提供了新的理論方法為印刷機(jī)故障診斷奠定了基礎(chǔ)，增加了印刷圖像分析印刷故障診斷技術(shù)的重要性。

圖像信息識別技術(shù)具有紋理，形狀，顏色等等特征信息，圖像信息識別技術(shù)的特征是印刷機(jī)械運(yùn)行的過程中多種因素之間相互干擾和耦合的結(jié)果，操作者除去多余的信息挖掘有效的印刷機(jī)械故障信息，科學(xué)合理地建造印刷機(jī)特征和印刷機(jī)故障模式之間的關(guān)系。運(yùn)用圖像識別技術(shù)逐漸的提高印刷圖像識別的清晰度。

（四）對于解析模型分析的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

運(yùn)用現(xiàn)代化控制理論和優(yōu)化方式的特征，對于模型的印刷機(jī)診斷方法可以實(shí)現(xiàn)對印刷機(jī)系統(tǒng)的動態(tài)環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)測和評估，及時地發(fā)現(xiàn)印刷機(jī)故障，降低經(jīng)濟(jì)損失。針對軸承故障運(yùn)用核主成分分析法和耦合模型的診斷方法，在軸承各個通道中對振動信號進(jìn)行采集，獲取對軸承的特征的主要信息，對獲取信息進(jìn)行融合和診斷;對滾動軸承振動信號進(jìn)行分幀處理，運(yùn)用小波包的方式獲取信號的數(shù)據(jù)，在運(yùn)用主成分分析法進(jìn)行分析處理，有效地實(shí)現(xiàn)對印刷機(jī)實(shí)時狀態(tài)的檢測和控制;對印刷機(jī)械齒輪在正常、早期的裂紋和磨損狀態(tài)下進(jìn)行的振動信號的分析研究;對印刷機(jī)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中多裂紋的定量識別問題進(jìn)行診斷，運(yùn)用小波模型獲取不同裂紋轉(zhuǎn)子的固有頻率，運(yùn)用曲面擬合技術(shù)建造轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)資源庫，對轉(zhuǎn)子多裂紋進(jìn)行全方位的識別分析。建造系統(tǒng)化、合理化、正確化的解析模型是在解析模型的印刷機(jī)故障診斷技術(shù)方法的前提下，因?yàn)橛∷C(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律的復(fù)雜多變，不能及時的建立與印刷系統(tǒng)高精度的相匹配的解析模型，倘若系統(tǒng)模型過于簡單化，就會對印刷機(jī)械故障診斷有所影響。針對解析模型的診斷技術(shù)方法對建立簡單的印刷機(jī)零部件是有一定的診斷效果，但對于印刷機(jī)整機(jī)監(jiān)測和故障診斷存在著嚴(yán)重的不足。

（五）對于知識分析的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)研究

印刷機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)生故障的原因有很多種，其中就包括紙張的特殊性、油墨可變因素和印刷工藝等等，印刷機(jī)械故障有時會出現(xiàn)一種現(xiàn)象或者多種現(xiàn)象的出現(xiàn)，對于印刷機(jī)械維修的要求單靠維修人員是不可能實(shí)現(xiàn)對印刷機(jī)械故障的診斷和分析的。對于知識的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)方法就上在操作人員的經(jīng)驗(yàn)積累和大量的故障案例的基礎(chǔ)上，與知識信息相融合，對印刷機(jī)進(jìn)行快速及時地找到故障并進(jìn)行維修在某種程度上有一定的意義。[4]對于知識的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)不需要建立精密的數(shù)學(xué)模型，知識故障診斷技術(shù)包含：專家系統(tǒng)、案件推理、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、故障樹、向量機(jī)等等。印刷設(shè)備的操作人員運(yùn)用分析故障的環(huán)境，需要將印刷機(jī)械設(shè)備的振動數(shù)據(jù)輸入神經(jīng)元模型，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對模糊相結(jié)合，對印刷系統(tǒng)進(jìn)行解析，提升印刷故障診斷系統(tǒng)的預(yù)測精密度;運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ竭M(jìn)行分解和能量算子對軸承設(shè)備故障信號進(jìn)行研究，知識故障診斷技術(shù)的演技方法可以對故障軸承的頻率和諧波進(jìn)行采取，有效的反應(yīng)印刷機(jī)械設(shè)備故障的嚴(yán)重程度;運(yùn)用循環(huán)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)和模糊審計對印刷設(shè)備齒輪的磨損、齒輪缺口以及處理斷裂進(jìn)行詳細(xì)的測試和分析，利用實(shí)踐推理該方法的準(zhǔn)確性，對印刷機(jī)械設(shè)備旋轉(zhuǎn)機(jī)械的損傷具有主要的作用;利用支持向量機(jī)分類器對印刷機(jī)械設(shè)備滾動軸承故障進(jìn)行診斷技術(shù)進(jìn)行分析，應(yīng)提前對振動信號進(jìn)行處理，增強(qiáng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時效性。

對于知識的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)方法在某種程度上徹底解決印刷機(jī)出現(xiàn)的簡單故障，知識有基礎(chǔ)知識和深化知識的區(qū)別，對多種因素造成的印刷機(jī)綜合故障的診斷沒有效果，對產(chǎn)生復(fù)雜多變的故障進(jìn)行了限制，大大降低了印刷機(jī)故障診斷技術(shù)的準(zhǔn)確率。有部分知識的印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)沒有打破傳統(tǒng)的故障診斷的范圍，致使知識故障診斷應(yīng)用的方法在印刷機(jī)械設(shè)備上存在局限性。

三、印刷機(jī)械故障診斷技術(shù)的展望研究

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能化技術(shù)、電子控制理論技術(shù)、信號處理技術(shù)以及圖像模式識別技術(shù)等等都在不斷地更新和發(fā)展，目前印刷機(jī)械向高精密、高質(zhì)量和高效自動化為一體的智能化設(shè)備的方向發(fā)展，印刷行業(yè)急需解決的核心任務(wù)就是如何有效地提高印刷機(jī)械的可靠性和穩(wěn)定性。[5]對印刷機(jī)械狀態(tài)的監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在印刷機(jī)械生產(chǎn)、調(diào)試、裝配以及出廠等等各個階段發(fā)揮的作用不斷地進(jìn)行完善和改革，及時地發(fā)現(xiàn)和判斷在印刷機(jī)生產(chǎn)當(dāng)中出現(xiàn)印刷故障的類型和位置，有效地減少機(jī)械設(shè)備維修產(chǎn)生的損失，大大降低印刷廢品造成的環(huán)境污染，提升印刷機(jī)械的生產(chǎn)效率和資源利用率。對于印刷機(jī)械狀態(tài)的監(jiān)測和故障診斷技術(shù)分析，你認(rèn)為印刷機(jī)故障診斷技術(shù)具有如下的發(fā)展走向：

第一，印刷機(jī)故障數(shù)據(jù)運(yùn)用離線系統(tǒng)，收集到的振動數(shù)據(jù)信息不是真實(shí)的印刷機(jī)運(yùn)行故障的反映狀態(tài)，不可以正確描述印刷機(jī)械故障動態(tài)的演化和發(fā)展趨勢。系統(tǒng)的印刷機(jī)在線數(shù)據(jù)可以反映印刷機(jī)的實(shí)時狀態(tài)，對印刷機(jī)進(jìn)行自動巡檢診斷，可以實(shí)現(xiàn)印刷機(jī)故障數(shù)據(jù)的資源共享，進(jìn)而提升印刷機(jī)故障診斷的方法。對印刷機(jī)運(yùn)行中進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，通過數(shù)據(jù)可以反映出來印刷機(jī)的工作狀態(tài)和微弱的機(jī)器故障，并及時地對印刷機(jī)故障的狀態(tài)變化進(jìn)行量化的解析，進(jìn)而對印刷機(jī)故障進(jìn)行有效的診斷和處理。

第二，印刷機(jī)故障診斷技術(shù)從傳統(tǒng)的單一化診斷技術(shù)走向智能化診斷技術(shù)，將不同的診斷方法進(jìn)行集合，比如：規(guī)則的專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)力推理相結(jié)合，診斷系統(tǒng)之間的相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了多種診斷方法的結(jié)合，診斷方法之間的揚(yáng)長避短，全方位提升印刷機(jī)械故障診斷方法的準(zhǔn)確性，目的就是為了解決印刷機(jī)高精密、高速度、高自動化的發(fā)展趨勢和印刷機(jī)穩(wěn)定性和診斷率之間存在的問題。

第三，印刷機(jī)故障診斷的主要依據(jù)就是印刷品缺陷的信息，印刷圖像包扣印刷機(jī)故障信息和印刷機(jī)運(yùn)行過程中的實(shí)時數(shù)據(jù)，一些有利的數(shù)據(jù)信息不容易被操作人員發(fā)現(xiàn)，將印刷機(jī)圖像識別技術(shù)進(jìn)行引入，可以有效地分析和監(jiān)測印刷機(jī)故障的特征。印刷機(jī)械設(shè)備是一款內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的生產(chǎn)設(shè)備，多種的印刷機(jī)故障有多種的變現(xiàn)方式，只針對印刷圖像上單一的數(shù)據(jù)信息無法對印刷機(jī)進(jìn)行全面的診斷分析，所以，需要借助有效的信息融合技術(shù)，通過印刷機(jī)圖像診斷技術(shù)建立多元化的信息特征，對搜集的資料信息進(jìn)行解析和處理，進(jìn)而提升診斷信息的準(zhǔn)確性和有效性[6]。

第四，對印刷機(jī)狀態(tài)的檢測和故障診斷技術(shù)的分析研究，印刷機(jī)故障診斷系統(tǒng)越來越系統(tǒng)化，從傳統(tǒng)單一化的監(jiān)測和診斷，到現(xiàn)在監(jiān)測、定位、診斷、管理和訓(xùn)練為一體的綜合化、系統(tǒng)化進(jìn)行發(fā)展[7]。

結(jié)語

印刷機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的平穩(wěn)性是保障印刷品高質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在印刷機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，印刷機(jī)械設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致紙張和油墨等耗材的大量浪費(fèi)，對環(huán)境造成污染。印刷機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時會產(chǎn)生大量的信號數(shù)據(jù)，將不同類型的信號數(shù)據(jù)的現(xiàn)象進(jìn)行結(jié)合，使操作人員第一時間準(zhǔn)確無誤的對機(jī)械刮故障進(jìn)行診斷。計算機(jī)技術(shù)的提高，印刷信號數(shù)據(jù)的閨蜜不斷地擴(kuò)大，引入現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)迅速快捷地提取關(guān)鍵性信息數(shù)據(jù)，印刷業(yè)未來的發(fā)展就是將故障監(jiān)測裝置完善化，模塊化，提升印刷品的高質(zhì)量、高水平。

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作者簡介：廖界豐（1978.05），男，漢族，浙江省海寧市人，中專學(xué)歷，海鹽吉龍機(jī)械股份有限公司，經(jīng)理，工作及研究方向：印刷機(jī)、燙金機(jī)套印、套色高精度研發(fā)項(xiàng)目，分切機(jī)、涂布機(jī)、復(fù)合機(jī)復(fù)合工藝研發(fā)項(xiàng)目等等。