基于本体的特征知识库研究

基于本体的特征知识库研究 基于本体的特征知识库研究 基于本体的特征知识库研究

论文关键词:领域本体 特征知识库 特征技术

论文摘要:使用特征类、特征对象来对零件特征进行表示,从而建立起一种新的概念化特征知识库。

1 本体和领域本体

1.1本体

本体(Ontology)是共享概念模型明确的形式化规范说明。本体可以分为4种类型:领域本体(Domain Ontology)、通用本体(Generic Ontology)、应用本体(Application On-tology)和表示本体(Representational Ontology)。 领域本体(Domain-Specific Ontology)是对学科概念的一种描述,描述了学科中的概念、概念的属性、概念间的关系以及属性和关系的约束。

领域本体形式化描述为:OM={O,C,R,S},O表示本体集,C表示概念集,R表示关系集,S表示规则集。概念网模型形式化描述为:CM={0,C,AIBIP,R,S},O表示本体,C表示概念集,AIBIP表示属性集或方法集或性质集,R表示关系集,s表示约束规则集。

领域本体的表示形式采用框架表示。领域本体框架结构是由字符串Defontology后跟<概念>本体、一对花括号组成。本体框架内容是概念的属性、关系和约束规则。概念的属性可以是多个,属性取值约束条件是对属性含义的约束,如时间、范围等,是可选项。概念的关系也可以是多个,约束规则是对概念的属性、关系的细节性约束。注释也是可选项。领域本体框架结构如下:Defontology<概念>本体{属性:属性名1

:属性取值约束条件

:注释属性:属性名1

:属性取值约束条件

:注释关系:关系名1

:关系性质

:注释关系:关系名2

:关系性质 2 特征概念本体

2.1特征概念本体

为在知识库中描述特征,需要对特征进行关系描述。特征类是关于特征的描述,特征对象是特征类的一个实例。

特征类之间、特征对象之间、特征类与特征对象之间有如下几种关系:

2.1.1 Instance-of实例关系

Instance-of实例关系:特征对象e与所属的特征类c的关系。记作I(e,C)。实例关系反映不同逻辑层次上特征实体概念之间的连接,没有自反性、对称性和传递性。

推理规则:①性质继承:I(e,C)HasProperty(C,P)→HasProperty(e,P);②属性继承:I(e,c)HasAttribute(c,A)→HasAttribute(e,A):③行为继承:I(e,C)HasBehav-ior(C,B)→HasBehavior(e,B)。 Connected邻接关系:形状特征之间的空间相互位置的关系。记作c(e1,e

2)。邻接关系反映特征实体之间的相互关系,没有自反性、对称性和传递性。 Refers引用关系:作为关联属性的特征类相互引用的关系。当特征e1引用特征e2时,记作R(e1,e

2)。引用关系反映不同逻辑层上特征概念、特征概念从属之间的依赖关系,不具有自反性和对称性,但具有传递性。 2.1.4 Subordinated从属关系 推理规则:①性质继承:S(e1,e

2)HasProperty(e2,P)→HasProperty(e1,P):②属性继承:s(e1,e

2)HasAttribute(e2,A)→HasAttribute(e1,A);③行为继承:S(e1,e

2)HasBehavior(e2,B)→HasBehavior(e1,B);④传递性:S(e1,e

2)S(e2,e

3)→S(e1,e

3)。

2.2建立特征概念本体

螺纹是各种机械联接中最常用零件,许多精密部件和运动机构多需通过它联接和固定。考察米字锥螺纹、圆柱管螺纹和55圆锥管螺纹,发现每种螺纹都是从联接方式、特征术语、特征参数及特征要求等概念来描述。分析这些知识后,建立了有关螺纹阵列的本体,即螺纹本体、螺纹牙本体、螺纹孔本体、螺纹孔阵列本体、螺纹精度本体、螺纹量规检验标准本体等。由于螺纹孔按特定要求进行布置组成螺纹孔阵列,因此,螺纹孔本体是从属于螺纹孔阵列本体。

螺纹孔阵列本体的描述形式为:Defontology<螺纹孔阵列>本体{属性:螺纹联接

:注释利用被联接工件本身的螺纹直接进行联接属性:螺钉联接

:注释利用联接零件(螺钉、螺栓、螺母和垫圈等)把被联接零件接合在一起属性:形状名

:注释外观基本的形状,如螺纹孔的基本形状是孔属性:螺纹孔

:注释螺纹孔阵列的组成,如螺纹孔阵列由螺纹孔组成属性:螺纹数

:注释螺纹孔阵列的螺纹数,如一个螺纹的螺纹孔阵列属性:数量

:注释螺纹孔数量属性:排列方式

:注释螺纹孔排列方式,如直线排列、沿圆周排列关系:邻接

:注释螺纹孔之间的空间相互位置关系关系:引用

:注释螺纹孔阵列布置要根据工件的精度特征和形状特征关系:从属

:注释螺纹孔是螺纹孔阵列的组成部分约束规则1:圆周排列时螺纹孔数量≥3}

本体的实现文档可以足XML Schema知识文档,为了能够把真正的语义加入XML文档。可以通过XML Schema的定义把本体中的概念和概念间的关系映射为XML元素,这样就真正形成了XML文档同本体的关联。

3 结束语

以零件特征为基础,并以本体作为知识共享的载体,将制造业中复杂分散的知识组织起来,建立一种概念化特征知识库。实现了零件分类知识的重用和共享。