考虑定位特征的公差规范本体化研究

针对现阶段的公差规范设计很少涉及对定位连接优先级的考虑,将本体引入到公差规范自动生成的研究中。从装配特征面之间的约束关系出发,给定定位连接优先级关系、基本配合约束与自由度之间的关系、公差类型的生成与定位特征面之间的关系等信息,建立公差规范表示模型。基于所建模型,通过Protégé构建公差规范信息本体,并以本体规则的形式显示地表示知识和经验的语义。基于装配体定位连接优先级与公差规范的内在推理机制,实现公差规范设计。通过实例验证所提出方法的可行性。     

装配公差项目的自动生成——Jena规则

针对SWRL规则对大型装配体模型推理效率慢且易达到推理极限的问题，对Jena规则下的装配公差项目的自动生成方法进行了研究。首先，构建了公差语义表示模型，进而实现OWL文件的自动生成；其次，构建了几何尺寸与公差语义表示模型，并以Jena规则表示几何尺寸与公差的语义，从而建立了Jena规则以推理装配公差项目的自动生成。最后，以减速器模型为例验证了基于Jena规则的装配公差项目自动生成的可行性，并与传统的基于SWRL规则的装配公差项目推理方法做对比实验，结果显示基于Jena规则的装配公差项目推理方法更高效且具有更高的推理极限。     

几何公差基准体系合理性检验的本体化方法研究

为解决基于纯数学的基准体系合理性检验方法难以显式表示检验过程中所使用的公差信息语义的问题,将本体技术引入到合理性检验的研究中.首先建立了一个由公差类型层、基准体系层、基准层、几何要素层和自由度层组成的层次公差信息模型,用于表示基准体系合理性检验中所使用的公差信息.然后在所建立的模型基础上构建基准体系合理性本体,表示产品几何信息的结构和相互关系.在构建的本体中,定义了基于布尔运算和自由度分析的推理规则来描述基准体系合理性检验过程中的知识和经验.设计并实现了一种基于本体推理规则的基准体系合理性自动检验算法.通过将该算法应用于工程实例,验证了该算法的有效性.     

考虑配合偏差的装配尺寸链本体化方法研究

为了减少不同配合类型下配合偏差对尺寸链生成的影响,使生成中相关的公差信息能被计算机更好的理解和共享,将本体技术引入到装配尺寸链的自动生成中。首先,通过网络本体语言（OWL）构建装配尺寸链表示模型,根据特征面之间是否有间隙将装配约束类型分成漂移配合和固定配合,将间隙量映射成漂移配合。在此基础上运用OWL断言描述模型中各层的约束关系。然后,构建装配尺寸链本体模型及其推理规则,采用OWL描述其结构化知识,建立相关的类、对象属性和数据属性。其次,对漂移配合类型的装配约束关系进行标记,并进行计量分析,利用SWRL描述推理规则得出偏差影响最小且最短的尺寸链。最后,在建立的本体模型和规则语言的基础上,以滚轮为实例验证了方法的可行性。     

基于本体的装配序列自动生成

针对基于纯数学理论的装配序列生成方法难以显式地表示出生成合理的装配序列所需的知识和经验的语义问题,将本体引入装配序列自动生成的研究中。从装配体的子装配关系出发,结合定位关系、干涉关系和连接关系等装配信息建立装配信息模型。基于所建模型构建装配信息本体,并以本体规则的形式显式地表示知识和经验的语义。在所建本体和规则的基础上,通过本体推理判定装配序列的合理性,进而设计装配序列的自动生成方法。通过实例展示了方法的工作过程,同时验证了方法在减少不合理装配序列方面的有效性。     

公差与配合选择方法的本体化研究

为实现公差与配合选择的智能化,减少公差与配合选择过程中隐含的经验化知识带来的不确定性,将本体技术引入到公差与配合的选择中.首先,从公差与配合的选择过程出发,构建相应的公差与配合表示模型,并使用网络本体语言OWL2表示模型中各层次之间的配合关系.其次,基于所构建的表示模型,以本体推理规则的形式显示地构建公差与配合信息本体.然后,运用语义网规则语言SWRL定义公差与配合选择的推理规则.通过本体编辑工具protégé中的推理引擎得到最合理的公差与配合.最后,通过工程实例展示该方法的工作过程,并验证了方法的有效性.     

基于多色集合理论的机床进给系统装配精度模型

为了弥补在机械装配过程中产品装配精度难以保证的不足,提出一种基于多色集合理论的产品装配精度模型,为设计者在设计阶段提供一种有效的装配精度自动化计算手段。该模型提供了一套计算机辅助装配体装配精度自动生成流程,模型中构建了装配约束关系矩阵、装配特征表面约束围道关系矩阵、装配公差类型围道布尔矩阵及装配空间关系围道布尔矩阵,并采用邻接矩阵的方式对其进行计算机存储,实现了从提取零件装配表面特征及特征约束到装配体整体精度之间的全过程映射。该模型同时包含设计过程中需要考虑的产品功能需求、几何特征、公差准则、公差分配规则等外在约束条件,进一步说明了模型的准确性和实用性。通过该模型在数控机床进给系统的应用验证了模型的有效性。     

语义推理驱动的协同装配技术

为提高协同装配智能型和自动化程度,提出了语义推理驱动的智能装配技术.通过定义装配端口,建立装配元件之间连接关系的高级抽象表达;通过三维语义标注,构建产品三维形体与语义内容的关联,由此构建面向装配的产品本体模型.通过建立语义推理规则库及端口坐标系,实现装配连接关系的自动推理,并自动创建元件之间的配合操作关系.开发了基于自由度分析的三维约束求解引擎,基于推理结果自动求解变换矩阵,最终实现元件的自动装配.开发了智能协同装配原型系统并进行了试验,结果验证了该方法的有效性.     

基于关系对象Petri网的飞机装配系统模型快速构建方法

为支撑飞机装配系统分析与优化,提出了基于关系对象Petri网的装配系统模型快速构建方法.依据现场组织模式分析了装配作业单元分解结构,给出了装配系统关系对象Petri网的模型定义,建立了作业单元对象和关系的表示方法.以模型定义与表示为基础,阐述了装配元对象和逻辑对象模型的构建步骤与规则.采用对象简化网对模型状态空间进行压缩,并建立了基于线性不变量的模型特性验证方法.以某型飞机机翼装配单元为对象进行了实例分析,结果证明了该方法的有效性.     

基于几何公差描述逻辑的公差类型的自动生成

为了使公差信息更好地被计算机理解,将描述逻辑引入到对公差设计的研究中.从几何要素之间的基本空间关系出发,提出几何公差描述逻辑GTDL(Df),并给出该逻辑的Tableau判定算法.应用GTDL(Df)的刻画能力,构建几何公差的GTDL(Df)表示模型;在此基础上,借助GTDL(Df)的Tableau判定算法,设计公差类型的自动生成算法.通过工程实例验证了生成算法的有效性.     

制造系统工程本体的跨企业协作资源共享

针对跨企业协作中制造资源共享问题,提出基于制造系统工程本体的跨企业协作框架。采用语义W eb技术构建制造系统工程本体模型。通过定义本体模型的类、属性和本体语义元数据模型,以及给出基于DL安全规则语义推理算法,把各企业本体映射到此通用本体模型上,实现了制造系统工程本体模型在各企业本体间的媒介作用。以上述研究工作为基础,结合制造系统工程本体模型在某企业联盟的用户定制项目的应用实例,验证了制造系统工程本体模型对跨企业协作中制造资源共享的支持作用。     

本体在产品知识S-B-F表达模型中的应用研究

设计了基于本体的产品知识结构-行为-功能表达模型。根据本体构建原则和方法,结合语义Web的建模语言OWL,论述了模型中流和行为/功能本体的构建,并以齿轮泵为例进行描述。最后给出了应用分析,证明了本体技术在产品知识建模中的实用性。     

Towards a tolerance representation model for generating tolerance specification schemes and corresponding tolerance zones

In this paper, a tolerance representation model for generating tolerance specification schemes and corresponding tolerance zones is proposed to meet the requirement of the representation of tolerance information semantics. This model is hierarchically organized and consists of five layers. They are component, geometric feature, variational geometric constraint, tolerance specification scheme, and tolerance zone layers. The mating relations between components in the component layer, the mating relations between geometric features in the geometric feature layer, the variational geometric constraints between geometric features in the variational geometric constraint layer, the tolerance specification schemes of component in the tolerance specification scheme layer, and the tolerance zones of tolerance specification schemes in the tolerance zone layer are formally defined by one or more adjacency matrices, respectively. Based on the model, a method for generating tolerance specification schemes for component and their resultant tolerance zones is designed. This method shows how to adopt a top-down strategy to carry out tolerance specification for an arbitrary assembly designed in a CAD system. The paper also provides a practical example to illustrate how the method works.     

基于同步约束解除的零件爆炸图自动生成方法

面向结构教学及维修人员培训,提出了一种基于零件几何约束关系同步解除的爆炸图自动生成方法。在定义零件拆卸轴向的基础上,建立了零件邻接拆卸约束关系矩阵及约束类型矩阵,按照可同步解除几何约束的顺序对零件进行分层,并利用判断规则识别子装配体。结合应用OBB和FDH两种包围盒,提出了一种“由外向内”的等速率分层牵引零件爆炸分离方法,实现了装配体组成零件爆炸图的自动生成。     

基于本体的注塑模改模知识表达与推理研究

改模知识存在描述不规范的问题,并需要从大量改模数据中推理出改模知识。在分析改模知识的基础上,提出了一种基于本体的多层知识表达与推理模型。借鉴现有的本体构建方法,定义了本体的概念、属性、关系、实例;建立了基于单层的改模知识推理规则和多层之间的改模知识推理规则,并设计了相应的推理算法。通过一个基于“批锋”缺陷的改模问题验证了基于本体的改模知识多层知识模型及其规则的正确性与可行性。     

产品数据管理中的物料清单自动生成方法研究

提出了基于数据库和产品零部件装配关系的物料清单（ＢＯＭ）自动生成方法,利用该方法可以在产品ＣＡＤ设计完成后,自动提取零部件装配关系和相应的工程数据,并在一定的编码规则基础上生成产品ＢＯＭ表。所有这些算法教在微机上得以实现,并给出了一个应用实例。     

基于Petri网的虚拟装配环境建模及其应用

通过分析虚拟装配环境的结构及性能，针对场景图数据结构在虚拟装配应用中的不足，定义了一种基于知识的层次对象时间Petri网，并用于建立虚拟装配环境的应用层模型。该模型以虚拟手的位姿作为输入，运行后输出具体的操作事件更新场景图，完成装配活动，以满足虚拟装配环境的实时和并发等动态性能要求，实现了虚拟装配大量离散事件的处理及装配意图的响应。给出了基于知识的层次对象时间Petri网的产品装配模型表达，不仅表达了产品结构及装配关系，同时记录零部件在装配过程中的方位及约束状态等动态信息，从而在虚拟装配环境中实现了装配与拆卸并存的实际装配活动。此外，还给出了由产品装配层次图生成的基于知识的层次对象时间Petri网装配模型的算法，说明了基于应用层模型的装配、拆卸操作以及装配过程仿真，开发了原型系统。     

基于本体的PDM产品编码管理中间件研究与实现

为满足当前产品数据管理系统对异构编码规则的适应性及信息交换的需求，采用本体方法、Web服务技术，研究实现面向产品数据管理系统的产品编码中间件。日趋复杂的产品数据要求编码模型具有更为强大的描述能力和跨组织的融合及互操作。针对该问题，提出了基于本体的编码模型，并重点讨论码段关联；提出了流水域空间的概念。用于规约流水码值的生成，同时讨论垃圾值回收策略，以解决企业中对废弃流水码值如何进行重用的问题；提出了基于索引的数据存取机制，以保证在编码数据存储量比较大的情况下系统的存储效率。所提出的模型已应用于航天飞行器协同设计系统3．0版中，取得了较好的效果。