[发明专利]一种多维度工装设计知识组件构建方法

摘要

本发明涉及一种多维度工装设计知识组件构建方法，属于知识工程和数字化设计领域。该方法从工装设计过程的过程维度、对象维度的角度来构建多维度工装知识组件，实现工装设计过程知识的有效组织、管理和使用。主要包括设计规则知识、参数化和三维模型等工装设计领域的相关设计资源。根据不同类型的知识，采用一种结构化的方法来组织规则，明确知识组件内知识的运用并完成特定设计任务的运转模式。本发明实现了决策的自动化推理过程，减少了在工装设计过程中的人为干预。知识组件运行过程中，设计人员输入的参数值直接决定了知识组件的运行结果，实现从用户输入需求到输出结果的流程一体化，减少了知识组件内部执行任务时的人机交互部分。

主权项

1.一种多维度知识组件构建方法，其特征在于：以工装设计的过程为维度的知识组件构建方式，具体步骤如下：步骤一、搭建知识组件的组织与构架；将知识组件从结构整体角度，划分为任务式指引模块、知识组件驱动引擎模块、知识数据库模块以及解算器模块，通过四个模块的交互迭代，逐步优化形成知识本体；知识组件的任务式指引模块功能包括：输入、解算和输出三个模块，每个模块之间互相独立，同时实现信息交互；解算器模块中包含：输入解析翻译功能、语义匹配功能、数据传输与插入功能，主要实现对所有过程程序进行有效的监督与控制；本体库、推理规则库、运算方法库是知识数据库模块的三大组成部分，知识数据库模块主要为知识组件驱动提供所需要的检索数据内容，同时给出了推理逻辑和运算方法与推理规则；步骤二、知识组件驱动引擎模块运作机理机制；作为知识组件的核心，知识组件驱动引擎的运作步骤为：Step1.获取输入模块中的需求内容，读取输入信息的类型与内容；Step2.通过知识组件驱动引擎模块的信息解析单元对输入的需求信息进行翻译和解析，解析即系统提取用户输入需求的属性以及属性之间存在的各种关系，得到知识组件可以理解的知识或语言的方式，并通过对知识单元的解析，判断输入参数的范围和输入参数之间的相互约束关系；Step3.将Step2得到的语言输入给“语义匹配”程序；从知识数据库模块中寻找与语言相关的推理规则库中的规则内容和当前所需的推理规则、推理逻辑和运算模型知识，“语义匹配”程序将Step2中得到的需求属性通过规则推理的方式，由如下推理：IF(XX＝“XX”&&XX＝“XX”&&XX＝“XX”&&XX＝“XX”)THEN(XX＝“XX”)将输入信息属性与规则元属性进行相似检索，通过得到匹配的规则元属性获取符合Step2需求的规则，进而得到与规则相关联的目标结果；其中，“if then”语句为规则，语句中的XX为规则元属性；Step4.对Step3的结果进重新翻译成解算器格式的形式，并将翻译后的结果插入解算器模块中，然后将结果呈现在输出模板上；步骤三、输入输出模块的定义；知识组件的运行是靠输入输出模块来组织的，输入输出模块是知识组件的任务式指引的子模型；具体操作流程如下：Step1.知识组件输入模板对输入信息进行验证和接收，获得用户需求；Step2.知识组件驱动引擎模块将Step1获得的用户需求传递给解算器模块，并以步骤二Step2.解析后的内容为调用条件，调用解算器模块将其启动，解算器模块执行求解过程；Step3.解算器模块将Step1.获得的用户需求与知识数据库模块里面的检索数据内容进行匹配，将相关的结果与输入数据进行关联，得到匹配结果；Step4.知识组件驱动引擎模块将自身执行信息反馈给用户交互接口，将Step3.的匹配结果推送至输出模板；Step5.输出数据接口获得求解器处理的数据,然后返回到用户交互的输出界面，呈现输出结果方案；步骤四、多维度知识组件的构建；以工装设计的不同阶段为维度，建立过程维度上的工装规划设计知识组件和对象维度上的工装结构设计知识组件；工装规划设计知识组件自动获取零件信息，规划结果，把结果输入给对象维；在结构设计知识组件中，建立功能字段，建立定位元件，夹紧元件，底板元件这些工装设计元素与具有工程含义的文字描述之间唯一确定的对应关系，并根据工装规划设计中关联的规则，从知识数据库中选取匹配的工装类型；本步骤结合上述步骤一、二、三构建出多维度知识组件；1、过程维度：工装规划设计知识组件工装规划时，用户从输入界面输入自己的需求参数或者需要的条件字句字段，然后通过内部驱动，将输入内容传输到知识数据库模块里面；其中，知识组件驱动引擎模块自动调用解算器模块，同时加载知识组件驱动引擎模块解析得到的输入信息，进而搜索并得到目标定位模式；最后知识组件驱动引擎模块推送目标定位模式到输出模板来展示给用户；在知识重用过程中，推理规则库中的推理结构用于连接知识组件驱动引擎模块与知识数据库模块中的定位模式知识；1.1 定位模式知识组件Step1.输入模板接收包括工件类型、工件上的特征类型、特征数量以及需要限制的自由度在内的子输入信息fixture‑concept_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，attribute 4}；Step2.知识组件接收触发指令，调动知识组件驱动引擎模块执行运作步骤(步骤二)；Step3.知识组件驱动引擎模块处理输入信息，根据定位模式规则元属性location‑model_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}来匹配输入属性fixture‑concept_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，attribute 4}；Step4.根据匹配到的规则元属性获取规则location‑model_component的type名称，确定工件所需定位模式；定位模式设计知识组件配置完成后，需要通过设置输入与输出的传递关系来配置定位模式设计知识组件与定位基准选择知识组件之间的参数映射关系，即将定位模式设计知识组件生成的输出参数传递给定位基准选择知识组件作为定位基准选择知识组件的输入参数；1.2 定位基准选择知识组件Step1.输入模板接收包括步骤1.1的定位模式信息、加工方法、加工方向、加工特征、主定位面这些子输入信息fixture‑concept_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}；Step2.知识组件接收触发指令，调动知识组件驱动引擎模块执行运作步骤(步骤二)；Step3.知识组件驱动引擎模块处理输入信息，根据定位基准规则元属性location‑standard_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}来匹配输入属性fixture‑concept_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}；Step4.根据匹配到的规则元属性获取规则location‑standard_component的type名称，确定工件所需定位基准；定位模式和定位基准知识组件配置完成后，需要通过设置输入与输出的传递关系来配置两个知识组件与结构设计中的元件选择知识组件之间的参数映射关系，即将两个知识组件生成的输出参数传递给元件选择知识组件作为其输入参数；2、对象维度：工装结构设计知识组件2.1 元件选择知识组件Step1.输入模板接收包括定位模式、定位元件的作用特征、定位元件限制的自由度、定位元件的功能类型、工件上用于定位的地方的几何类型在内的子输入信息fixture‑structural_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}；Step2.知识组件接收触发指令，调动知识组件驱动引擎模块执行运作步骤(步骤二)；Step3.引擎处理输入信息，根据元件选择规则元属性select_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}来匹配输入属性fixture‑structural_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}；Step4.根据匹配到的规则元属性获取规则select_component的type名称，确定工件所需的工装元件类型；元件选择知识组件完成元件规格确定功能后，需要通过设置输入与输出的传递关系来配置元件选择知识组件与元件尺寸驱动知识组件之间的参数映射关系，即将元件选择知识组件生成的输出结果与所需要的尺寸约束参数一起传递给元件尺寸驱动知识组件作为其输入参数；2.2 元件尺寸驱动知识组件在尺寸驱动的知识组件中，通过将工件与工装元件中的尺寸参数进行匹配来确定工装元件的尺寸大小；Step1.输入模板接收步骤2.1的用户对于工件规格的需求的尺寸参数值fixture‑dimension_component{h,l,d，......，……}；所述尺寸参数值来自被加工工件的尺寸特征；Step2.元件尺寸驱动知识组件接收触发指令，调动知识组件驱动引擎模块执行运作步骤(步骤二)；Step3.将Step1需求的尺寸参数值与2.1确定的工装元件的模型中不同牌号的元件的尺寸参数进行匹配，根据匹配到的尺寸参数来确定满足目标匹配关系的工装牌号；Step4.获取Step3得到的工装牌号的尺寸参数值与该元件模型的其他参数间的约束关系，计算该元件所有参数的尺寸值；Step5.根据Step4.得到的尺寸值驱动2.1确定的工装元件的各个尺寸参数生成符合工件尺寸需求的工装三维模型；2.3 元件建模装配知识组件对工装结构设计中的装配知识进行总结，将工装元件的典型装配关系封装为元件建模装配知识组件；在工装元件实例化的过程中，元件建模装配知识组件中的装配关系信息为工装元件的装配提供装配特征，便于工装元件标识集合与工装元件实体模型之间的装配约束的构建；工装元件标识是装夹特征的具体表示，元件建模装配知识组件将工件上简化表示的工装元件标识(点线集)，作为装配特征进行封装；工装元件与工件的自动装配过程如下：Step1.输入模板接收与工件相关的装配关系信息fixture‑assemble_component{attribute1,attribute 2,attribute 3，......，……}；Step2.元件建模装配知识组件接收触发指令，调动知识组件驱动引擎模块执行运作步骤(步骤二)；Step3.引擎处理输入信息，匹配工装元件知识组件模型中的装配关系信息，通过选取工装元件模型里封装的装配关系中的装夹点，与其他元件的装配特征建立面与面和点与线的装配约束，装配形成工装组件模型；Step4.将工件及与其装配的工装元件或组件的装配信息标识建立固定约束，实现装配功能；在构建了多维度的知识组件之后，通过调用元件选择知识组件、元件尺寸驱动知识组件参数化驱动生成三维模型和元件建模装配知识组件，来实现对工装知识的重新利用，在其核心引擎的驱动调节下实现信息的自动获取接收，根据命令执行操作并能够自动反馈相应结果。