基于本体的功能公差分析知识库系统研究.pdf

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文（全日制专业学位硕士）题目基于本体的功能公差分析知识库系统研究（英文）StudyontheKnowledgeBaseSystemofFunctionToleranceAnalysiswithanOntology-basedApproach研究生学号:1208521111研究生姓名:王冰清指导教师姓名、职务:钟艳如教授申请学位门类:工学硕士学科、专业名称:计算机技术提交论文日期:2014年10月论文答辩日期:2014年12月万方数据万方数据摘要摘要公差设计是几何产品设计和制造中的一个重要环节。在现今的公差设计中，

2、公差规范信息基本上都是由设计者在CAD系统中手工指定，不同的设计者有可能会对同一产品指定不同的公差规范，这就会增加产品设计的不确定性和产品功能公差分析的复杂程度，并最终会影响到产品的质量。为了减少产品设计的不确定性，解决公差信息在异构系统之间传递不畅的问题，需要使用统一的语义对公差信息进行表示，进而使其可以进行有效顺畅的传递。本文汲取了人工智能领域研究的最新成果，将本体技术引入到功能公差分析的研究中，构建了基于本体的功能公差规范的元模型，设计了功能公差规范的自动生成算法，并在功能公差规范初步确定基础上构建了功能公差分析知识库系统。具体来说，本

3、文完成的工作如下：首先，提出了基于本体的公差规范的自动生成方法。对公差规范领域知识进行总结、归纳，并提取出相关概念、属性及其关系。在底层采用描述逻辑对公差规范领域知识进行描述和表示，在此基础上使用七步法构建了公差规范本体表示元模型，使用Web本体语言（WebOntologyLanguage，OWL）描述了模型中的类、属性、限制以及个体等，同时使用语义Web规则语言（SemanticWebRuleLanguage，SWRL）定义了公差规范自动生成的相关推理规则，其中包括公差类型、公差值、旋量参数等的推理规则，设计了公差规范生成算法，并通过减速器

4、中间传动轴验证了其可行性和有效性，为功能公差分析奠定了基础。其次，提出了基于描述逻辑SHOIN(D)的功能公差分析方法。首先对功能公差分析知识进行表示，其中包括公差分析的几何累积模型，公差表示模型以及公差回路，然后给出功能公差分析的Tableau判定算法，之后根据所定义的约束关系组成的ABox、表示模型组成的TBox以及Tableau判定算法，设计了基于描述逻辑的功能公差分析算法，并通过对开齿轮箱验证了其可行性和有效性，为后续进行的基于本体的公差分析提供了理论基础。最后，开发了基于本体的功能公差分析知识库系统。在基于描述逻辑的功能公差分析方法

5、的基础上，采用七步法构建了基于本体的功能公差分析表示元模型，并使用OWL和SWRL分别定义了功能公差分析的相关结构化知识和规则化知识，之后通过JESS推理引擎将基于OWL的结构化知识和基于SWRL的规则化知识分别转换为JESS事实和JESS规则，在此基础上开发基于本体的功能公差分析知识库系统，并通过工程实例验证了系统的有效性，从而实现功能公差分析相关知识的有效重用和顺畅传递。关键词：公差规范；公差分析；描述逻辑；本体；生成算法；知识库系统I万方数据AbstravtAbstractTolerancedesignisoneofanimportan

6、tpartintheprocessofdesignandmanufacturing.Inmostcases,theassemblytolerancespecificationisspecifiedmanually.Thesamenominalgeometrywillbespecifieddifferentassemblytolerancespecificationbydifferentdesigners.Theprocesswillincreasetheuncertaintyofproductandthecomplexityoffunctio

7、ntoleranceanalysis.Inordertoreducetheuncertaintyintheproductdesignandtosolvethesmoothlytransferringtoleranceinformationheterogeneoussystems,ontology,oneofthelatesttechnologiesinthefieldofartificialintelligenceisintroducedtothestudyoffunctiontoleranceanalysis.Ameta-ontologym

8、odelisbuild,ageneratingalgorithmisdesignedandtheknowledge-basesystemisbuild.Tobesp