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《基于本體的沖壓工藝知識表示方法研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、基于本體的沖壓工藝知識表示方法研宄廣東佛山528255【摘要】通過把沖壓工藝知識抽象為沖壓工藝領(lǐng)域木體,將木體思想引入沖壓工藝知識表示中,以利于知識的共享和重用。針對沖壓工藝的特點,提出了基于概念、關(guān)系、屬性、規(guī)則和實例五要素的沖壓工藝領(lǐng)域木體的形式化定義,采用BNF范式對領(lǐng)域木體進行統(tǒng)一的描述和表述,實現(xiàn)了BNF范式與關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換。通過構(gòu)建沖壓工藝領(lǐng)域木體,以關(guān)系數(shù)據(jù)庫的形式存儲,完成沖壓工藝的知識表示。【關(guān)鍵詞】沖壓工藝;知識表示;領(lǐng)域木體;木體構(gòu)建;知識井享和重用1沖壓工藝領(lǐng)域木體的定義目前一般把木體劃分為通用木體、常識木體、領(lǐng)域木體、語
2、言學木體、任務(wù)木體等多種。木文的研究建立在基于知識的沖壓模兵三維數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,針對的是沖壓工藝領(lǐng)域。在該項目中,沖壓工藝就是獲得產(chǎn)品知識模型,基于知識向?qū)?,實現(xiàn)彎曲件毛坯展開、毛坯優(yōu)化排樣、工步優(yōu)化排樣以及工藝參數(shù)計算,生成毛坯排樣圖、工步排樣模型和計算結(jié)果報告等。沖壓工藝括各種概念性、規(guī)則性、經(jīng)驗性和過程性等知識。木文將這些知識抽象為沖壓工藝領(lǐng)域木體,將其描述為若干概念,概念具有屬性、規(guī)則。概念問有關(guān)系,關(guān)系受規(guī)則約束,關(guān)系木身也可能具有屬性。另外,由于沖壓工藝是以經(jīng)驗為主的領(lǐng)域,其實例是值得保留和借鑒的,因此,將實例也作為沖壓工藝領(lǐng)域木體
3、的一個集合。根據(jù)Gruberl6對木體的定義以及沖壓工藝領(lǐng)域的特點,木文對沖壓工藝領(lǐng)域木體的定義如下:沖壓工藝領(lǐng)域木體是對沖壓工藝領(lǐng)域中存在的概念的一種詳盡的特征化描述,即沖壓工藝領(lǐng)域木體是對沖壓工藝領(lǐng)域內(nèi)的概念、關(guān)系、屬性、規(guī)則和實例五要素的一種描述,是實現(xiàn)領(lǐng)域知識共享和重用的基礎(chǔ)。蘇中概念是沖壓工藝領(lǐng)域中規(guī)范化的、公認的術(shù)語,是具有相冋屬性或行為對象的集合。它除了指一般意義上的概念。還可以指沖壓工藝方面的任務(wù)、功能、行為等。如圓孔、彎曲是一般意義上的概念。毛坯排樣、工步排樣是沖壓工藝的行為,本文將這些也作為概念來處理。關(guān)系是領(lǐng)域概念問的連接或關(guān)聯(lián)。
4、關(guān)系存在于多個概念之間。關(guān)系本身在概念化的過程中以概念的形式存在,關(guān)系之問也可以構(gòu)成新的關(guān)系。概念問的關(guān)系主要有Is—a關(guān)系、A—kind?of關(guān)系、A?part—of關(guān)系等。2沖壓工藝領(lǐng)域本體的構(gòu)建沖壓工藝領(lǐng)域本體的構(gòu)建是從沖壓工藝知識中總結(jié)和抽取領(lǐng)域概念、關(guān)系、屬性、規(guī)則和實例,并以一定的形式存儲到計算機中的過程。構(gòu)建過程如下:①分析沖壓工藝領(lǐng)域。列舉有關(guān)沖壓工藝的重要術(shù)語,定義概念分類層次,形成概念本體樹;分析概念間關(guān)系;對概念及關(guān)系進行屬性提取和規(guī)則提取;選擇和分析實例。②根據(jù)概念本體樹定義概念,形成概念庫;定義概念問的關(guān)系。形成關(guān)系庫;再定義
5、概念屬性和關(guān)系屬性,形成屬性庫;定義概念規(guī)則和關(guān)系規(guī)則,形成規(guī)則庫;概念的實例化形成實例庫。在定義本體的冋吋,必須使用本體編輯器進行本體的詞法分析檢查、語法分析檢查和語義分析檢查。概念庫、關(guān)系庫、屬性庫、規(guī)則庫和實例庫共同構(gòu)成本體庫。本體庫是建立在網(wǎng)絡(luò)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫等構(gòu)建平臺之上的。2.1沖壓工藝概念本體樹圖1沖壓工藝概念本體樹本體是對領(lǐng)域的概念化,概念和關(guān)系是本體的基本構(gòu)件,其中概念是核心。因為關(guān)系是用來描述領(lǐng)域概念問的聯(lián)系。其本身也可以當作概念來處理。屬性、規(guī)則和實例是依附于某一概念的,所以本體的構(gòu)建應(yīng)以概念為中心。本文采用自頂向下法來建立沖壓工藝領(lǐng)
6、域本體的概念分類層次,即從沖壓工藝領(lǐng)域中最大的概念開始,通過添加子類將這些概念細化,而后用領(lǐng)域概念本體樹表示,如圖1所示。2.2沖壓工藝領(lǐng)域本體的存儲本體形式化的描述大多采用BNF范式,但對BNF范式轉(zhuǎn)換成計算機語言并在計算機中存儲卻分歧很大。采用中性語言知識交換格式(KIF)、采用XML語言進行轉(zhuǎn)換和存儲,這些方法均要編寫程序,奮可能最終還是將程序又轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫。本文直接采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的形式對沖壓工藝領(lǐng)域本體進行存儲。這樣能充分利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫的特點,不需編寫程序,就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)本身的共享和重用。同吋,根據(jù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的原理可以看出,概念庫、關(guān)系庫、屬性庫
7、、規(guī)則庫和實例庫之間是相互關(guān)聯(lián)的,形成一定的組織結(jié)構(gòu)。某一概念冇其屬性和規(guī)則,概念之間有關(guān)系,關(guān)系也可能受其屬性和規(guī)則的約束。實例是某一概念或某一關(guān)系的具體化,且具有具體的屬性、屬性值和具體的規(guī)則。因為每-屬性,每一規(guī)則都屬于某一概念或關(guān)系,并已在屬性庫、規(guī)則庫中冇關(guān)聯(lián),所以為了減小數(shù)據(jù)的冗余度,實例庫中不再出現(xiàn)概念分類號和關(guān)系號沖壓工藝領(lǐng)域本體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)系如圖3所示。圖2沖壓工藝領(lǐng)域本體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)系3實例分析以圖4a所示的沖壓件為例來說明上述基于本體的沖壓工藝知識表示方法。假設(shè)產(chǎn)品的編號為001。該沖壓件為彎曲件,將蘇展開后進行毛坯排樣,可以
8、單排、斜排或?qū)ε诺?,?jīng)過綜合考慮材料利用率、模具結(jié)構(gòu)、成本等因素后,選擇單排,如圖4b所示。根