基于本体的装配公差类型的自动生成

为进一步减少产品设计的不确定性,解决公差信息在异构系统之间难以有效共享和顺畅传递的问题,将本体技术引入到装配公差类型的自动生成方法中。首先,构建了基于空间关系的装配公差表示模型,并采用OWL断言表示了模型各层中的约束关系。其次,通过提取表示模型中的相关概念和关系,构建并实现了装配公差表示的本体。基于构建的本体及空间关系与装配公差类型之间的映射关系,采用SWRL定义了装配公差类型的生成规则。再次,基于实现的本体及定义的规则构建了可选装配公差类型生成知识库系统,在此基础上设计了装配公差类型的自动生成算法。最后,通过工程实例分析验证了生成算法的有效性。     

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。     

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.     

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。     

装配设计意图的语义表示

在传统计算机辅助装配设计意图信息表达的基础上,提出一个基于本体和资源描述框架表达模式的装配设计语义表达框架;通过领域知识规范的语义概念及其属性关系的本体定义和实例化的资源描述框架描述,为装配设计的装配体组成、连接关系、配合精度和空间约束关系的语义描述提供一个形式化的表达;探讨了对计算机辅助设计产品装配模型自动和人机交互相结合的语义标注方法;通过一个简单装配实例的语义表达,建立了基于语义表达的装配设计资源描述框架/可扩展标记语言文档。为装配设计意图信息的语义推理、查询和智能理解奠定了基础。     

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。     

概念设计阶段车身装配尺寸链自动建立

尺寸链搜寻与生成是尺寸链方程建立的前提,首先介绍相关的研究现状,简要介绍了利用定性信息约减装配顺序以及利用案例推理技术荻取以往设计的相关经验的规则,主要描述通过接头矩阵在概念设计阶段建立车身装配的尺寸链,为下一步的装配偏差分析计算。该方法在车身底板装配体进行应用验证性说明。     

基于智能元件的柔性夹具设计新方法（2）

为实现柔性夹具设计过程中的元件感知设计环境,辅助工艺员选件、尺寸驱动与自主装配,提出基于智能夹具元件的设计推理方法。在夹具布局设计完成的基础上生成工件本体,以工件本体模型推理智能柔性夹具元件选择,给出基础元件、支撑元件、定位元件与夹持元件的选件规则。利用工件功能特征与元件功能特征、元件之间的配合特征位置关系驱动智能元件的尺寸规格。利用预定义的装配模式推理元件配合关系,并实现元件之间的自动装配。通过开发柔性夹具设计系统,验证了智能夹具元件在设计过程中的有效性。     

基于SWRL的制造系统知识表达与按需服务过程推理框架

为实现协同制造环境下制造系统服务过程的智能性,提出“需求—资源—服务—过程”为主线的按需制造范式,结合本体、语义推理等技术,提出制造系统基于语义网规则语言的服务过程按需推理框架;建立制造需求、资源、服务、过程的本体概念和关系模型,构建该框架的本体知识库;基于服务按需组合生成动态服务过程思想,运用IOPE模型描述语义Web服务功能语义和动态前后件服务交互特征,提取服务过程触发推理的描述逻辑规则,并通过规则到本体知识属性的映射构建语义规则;运用Protégé和Jess推理引擎实现推理的应用模型,通过推理实验证明了该方法的有效性.     

基于语义推理的产品装配设计技术

为保证产品具有良好的结构设计和零件可装配性,研究了装配语义模型,详细讨论了设计尺寸约束和装配几何约束的符号化表达方法,并给出了书写规则。在此基础上建立了装配语义图,通过节点描述零件属性信息,通过有向边描述装配语义信息。介绍了基于装配语义的产品装配设计工作流程,重点阐述了零件设计尺寸约束、装配规划信息和装配操作序列的推理过程。给出了语义修改和语义变动两种情况下装配语义图的维护机制。应用实例表明,该模型可以有效地支持产品的协同装配设计。     

三维装配尺寸链的自动生成

提出了一种基于CAD模型的三维装配尺寸链自动生成方法。该方法从定义装配性能特征入手,首先对CAD装配模型进行深层次的解析及预处理,以获取隐含在模型内部的公差分析所需信息。然后利用图论理论,通过构建特征-尺寸邻接矩阵、特征-装配约束关系邻接矩阵、装配关系传递图等,将装配体中参与装配的零件和特征以及其之间的装配约束关系、尺寸及形状等信息的传递过程以图的形式进行表达。最后将三维尺寸链分为显式和隐式两类,对于显式尺寸链,由装配关系传递图搜索连通通路可直接获取尺寸链图和方程:对于隐式尺寸链,提出了尺寸方向差异度的概念、封闭环方向优先的搜索策略以及构建过渡尺寸链的方法,最终可获取尺寸链图和方程。该方法已在自主开发的三维装配尺寸链自动生成系统中得到了验证。     

复杂装配尺寸链的分析计算

针对复杂装配尺寸链分析计算需要解决的关键问题,提出复杂装配尺寸链的计算方法及基于特征的装配信息模型.该模型由装配单元、装配单元与子装配单元之间的从属关系、装配单元之间的约束关系和零件的属性组成.基于模型,给出装配尺寸链的自动生成算法.基于向量空间表示法对装配尺寸链进行表示,能直观方便地分析装配误差累积和传递对装配尺寸链封闭环的影响.     

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OWL的产品设计知识本体建模

传统的描述语言和工具不能充分、准确的对产品设计知识进行分类和描述。本体是对一个特定领域中重要概念的共享的形式化的描述。本文基于本体论的思想,从本体论的角度对企业产品设计知识进行分类和概念的抽取,利用OWL本体描述语言对产品设计知识本体进行形式化描述,通过OWL约束公理来定义本体模型,在此基础上构建出基于OWL的产品设计知识本体模型。以汽车造型设计为例,介绍了汽车产品造型设计知识本体模型的构建。     

虚拟装配中装配公差的检验分析

装配性能分析的主要内容之一是装配公差的分析。阐述了虚拟装配系统中公差并行设计的过程，建立了零件尺寸公差与装配体配合公差的模型，利用约束关系图表达了零件尺寸信息与装配体配合关系信息，利用尺寸公差模型与约束关系图通过有关算法生成装配尺寸链。介绍了公差分析的两种方法，并以孔轴的径向配合为例，利用极值法进行装配公差检验，针对检验时出现的各种不合理结果进行了详细分析，并提出了设计公差相应的修改意见。     

基于OWL的工艺BOM本体构建方法研究

针对工艺物料清单在异构系统上传递和共享困难的问题,引入网络本体语言的形式化表示技术,研究工艺物料清单本体的构建方法。首先在零件加工面与工艺关系的基础上,设计了基于特征表面的工艺物料知识表示模型,通过产品零件加工表面与加工工艺的对应关系,工艺步骤到生产资料的映射关系,将工艺知识与工艺物料信息相结合;其次借助模型构建基于网络本体语言(Web Ontology Language,OWL)的工艺物料知识元本体模型,实现工艺物料清单(Bill of material,BOM)的本体构建;最后以联轴器为例,在protégé软件上对联轴器的工艺BOM进行本体构建,为后续的工艺BOM自动生成、知识推理及知识库构建奠定基础。     

基于装配约束的尺寸链自动生成方法

针对尺寸链自动生成所存在的问题,提出一种基于装配约束的尺寸链自动生成方法。依据零件间的装配定位约束的不同,建立SDT模型的表示模型和作用模型,改进装配有向图,在有向图中添加了基准约束信息。基于改进有向图,建立主尺寸链以及辅助尺寸链的装配约束关联矩阵,通过最短路径以及对关键特征的自动搜索,实现了尺寸链的自动生成。     

面向机构组件装配的偏差源等效分析方法

为实现多种偏差源在机构组件装配容差模型中的准确表达,提出一种面向机构组件装配的偏差源等效分析方法。根据机构组件装配的偏差特点,将偏差源分为零件几何位置偏差、几何形状偏差和装配位置偏差三类。分析了几何形状偏差的优先考虑原则及对配合零件位置的影响,将几何形状偏差等效为名义值为零的尺寸偏差和角度偏差。建立了装配间隙虚拟连接件模型,将配合间隙偏差等效为虚拟连接件的尺寸偏差。通过分析装配变形对配合零件尺寸和位置的影响,将变形引起的零件尺寸变动耦合到零件的尺寸偏差,将引起的零件位置变动等效为一角度偏差。采用平面矢量对等效后的偏差源进行了统一表示。以某飞机内襟翼机构组件装配偏差源等效分析为例,验证了所提方法的正确性。     

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。