一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法技术

本发明专利技术属于计算机辅助公差设计（CAT）技术领域，具体涉及一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法，由以下步骤组成：（1）构建基准体系合理性本体；（2）建立SWRL推理规则；（3）提取相关的公差信息；（4）提取几何要素的自由度信息；（5）构建检验基准体系合理性的断言公理集；（6）推理确定基准体系的合理性，输出合理性检验的推理信息。本发明专利技术采用OWL语言描述推理信息，SWRL语言描述推理规则，利用本体强大的表达能力和推理能力对基准体系的合理性进行自动检验，具有简易、高效及智能等优点，它满足公差信息在异构CAX系统之间有效共享和顺畅传递的需求，符合设计者自顶向下的思维习惯，有较强的适用性，保证了与计算机的兼容性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法
本专利技术属于计算机辅助公差设计（CAT）
，具体涉及一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法。
技术介绍
基准是用来确立被测要素的几何位置关系的一个几何理想要素，基准体系则是由两个或三个独立的基准构成的基准组合。基准体系在零件的装配和实际零件表面的测量中有十分重要的作用。现有的计算机辅助公差设计中，几何公差的标注在一定程度上依赖于基准体系的建立，但是由于基准体系中各个基准之间存在一定的基准顺序，并且在选择基准的过程中需要遵循基准体系的建立原则，使得基准体系的建立过程相对复杂，且容易出现基准顺序不规范和基准冗余的情况。为确保几何公差标注的正确性，有必要研究一种用于自动检测基准体系是否符合基准顺序和基准体系建立原则的通用方法，为CAD软件中几何公差标注自动检验模块的开发奠定基础。这里的基准体系是否符合基准顺序和基准体系建立原则就是基准体系的合理性。本体作为一种共享概念模型的明确形式化规范说明，其最突出的优点是能够实现真正意义上的信息共享、应用集成、语义互操作及知识重用，利用本体对基准体系合理性的检验过程进行表示，有利于其检验规则及判定算法在异构系统之间的传递，增加与计算机的兼容性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是给出了一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法，该方法可用于构建基准体系合理性本体及相应的检验规则，从而通过JESS推理引擎对基准体系的自由度信息进行自动推理，以实现基准体系合理性的自动检验问题，目的是为计算机辅助公差设计（CAT）中基准体系合理性的自动检验提供一种有效的解决办法。为了解决上述问题，本专利技术是通过以下方案来实现的。步骤1：构建基准体系合理性本体。对基准体系合理性的领域知识进行分析，通过网络本体语言OWL描述其结构化知识，将其中的概念及关系转换成对应的类、对象属性和数据属性，构建基准体系合理性本体。步骤2：建立SWRL推理规则。以步骤1中构建的类和属性为基础，通过语义网规则语言SWRL描述其检验过程，构建基准体系合理性检验的推理规则。步骤3：提取相关的公差信息。根据CAD图纸，确定要检验的基准体系所在的公差标注框，并根据框中的内容，提取相关的公差信息，包括公差项目、基准特征、几何要素等。步骤4：提取几何要素的自由度信息。根据几何要素的空间关系，建立对应的空间直角坐标系，提取各个几何要素在该坐标系下的自由度情况。步骤5：构建检验基准体系合理性的断言公理集。根据步骤3提取到的公差信息和步骤4中的自由度情况，将其转化为本体信息，构建检验基准体系合理性的断言公理集。步骤6：推理确定基准体系的合理性，输出合理性检验的推理信息。以步骤5中构建的检验基准体系合理性的断言公理集作为输入，利用本体编辑工具Protégé建立个体实例，进而将网络本体语言OWL描述的结构化知识转换为Jess事实，然后将语义网规则语言SWRL描述的推理规则转换成Jess规则，最后利用Jess推理引擎对其进行自动推理，生成合理性检验的推理信息，并将其以数值的形式输出到对应的数据属性中。本专利技术采用OWL语言描述推理信息，SWRL语言描述推理规则，利用本体强大的表达能力和推理能力对基准体系的合理性进行自动检验，具有简易、高效及智能等优点，它满足公差信息在异构CAX系统之间有效共享和顺畅传递的需求，符合设计者自顶向下的思维习惯，有较强的适用性，保证了与计算机的兼容性。附图说明图1，基准体系合理性自动检验流程图。图2，基准体系合理性检验实例的几何公差标注图。图3，基准体系合理性的领域知识。图4，基准体系合理性本体的类定义。图5，基准体系合理性本体。图6，基准体系合理性检验实例的个体定义。图7，推理生成的数据属性。具体实施方式下面结合附图，通过具体实例对本专利技术的技术方案作进一步详细的说明。图2中被测要素C的位置度公差的基准体系满足基准的完备性，但其基准A冗余；被测要素D的位置度公差的基准体系不满足基准的完备性，且其基准A和基准E都存在冗余。本专利技术是以图2中被测要素D的位置度公差所在的基准体系进行实施的，具体实施情况如下。步骤1：构建基准体系合理性本体；基准体系合理性的检验属于公差领域，通过分析其所涉及的专业术语，对基准体系合理性的领域知识进行结构式分层，自顶而下可分为公差类型、基准体系、基准、几何要素、自由度5个层次，如图3所示。通过对图3中各个层次所涉及的专业术语进行细致划分，利用网络本体语言OWL对其进行描述，定义了如图4所示的基准体系合理性本体的类。根据图3中层与层之间的上下级关系，利用网络本体语言OWL对该关系进行描述，定义了如表1所示的基准体系合理性本体的对象属性，其中对象属性has_DS、has_Datum、has_DE、has_ME分别表示公差类型与基准体系之间、基准体系与基准之间、基准与基准要素之间、公差类型和被测要素之间的归属关系，has_restriction_to则表示基准要素对被测要素的约束关系：根据图3中的基准层和自由度情况层，定义了如表2所示的基准体系合理性本体的数据属性，各个数据属性中的“（）”均可用Tx、Ty、Tz和Rx、Ry、Rz替换，分别对应沿坐标轴的三个平动和绕坐标轴的三个转动。value_of_（）_DOF表示几何要素在空间直角坐标系下的自由度情况，value_of_TC_（）_DOF表示公差类型对被测要素的理论自由度约束值，value_of_NC_（）_DOF表示被测要素的实际自由度约束值，value_of_control_（）_DOF表示基准要素对被测要素的自由度有效控制值，value_of_comment_（）_DOF表示第二、第三基准对被测要素的自由度约束冗余值，value_of_Datum_Number表示基准体系的基准数目的值，value_of_effectiveness表示基准的有效值，value_of_redundancy表示基准的冗余值，value_of_completeness表示基准体系的完备值，Rz_DOF_to_Space表示被测要素绕z轴的旋转对空间关系的影响值。上述数据属性的数据类型均为int型，并限定其数值仅为0和1，不满足条件时赋值0，反之赋值1：利用定义的类、对象属性和数据属性，根据其关系，构建了如图5所示的基准体系合理性本体。步骤2：建立SWRL推理规则；在基准体系合理性本体的基础上，利用SWRL语言对基准体系合理性的检验规则进行描述。基准体系合理性检验的核心思想是确定被测要素中实际需要被约束的自由度，进而将其与基准的自由度约束能力进行比对，以此判断基准体系是否合理，现有的关于计算基准几何自由度的数学方法中，鲍强伟等人在《基于公差变动域的几何公差转化技术》一文中针对基准冗余性和完备性的判别制定了相应的自由度计算表达式，以此为基础，通过将其表达式SWRL化，建立了相应的推理规则，部分规则的说明如下。规则1：单基准的定向公差理论上仅约束被测要素绕x、y轴的旋转自由度（详见表3中的R1-1）。规则2：定位公差理论上约束被测要素的全部六个自由度（详见表3中的R2-1）。规则3：被测要素有沿x轴的平移自由度且公差项目对其有约束要求时该自由度才是需要被约束的，否则该自由度不需要被约束（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：构建基准体系合理性本体；对基准体系合理性的领域知识进行分析，通过网络本体语言OWL描述其结构化知识，将其中的概念及关系转换成对应的类、对象属性和数据属性，构建基准体系合理性本体；步骤2：建立SWRL推理规则；以步骤1中构建的类和属性为基础，通过语义网规则语言SWRL描述其检验过程，构建基准体系合理性检验的推理规则；步骤3：提取相关的公差信息；根据CAD图纸，确定要检验的基准体系所在的公差标注框，并根据框中的内容，提取相关的公差信息，包括公差项目、基准特征、几何要素等；步骤4：提取几何要素的自由度信息；根据几何要素的空间关系，建立对应的空间直角坐标系，提取各个几何要素在该坐标系下的自由度情况；步骤5：构建检验基准体系合理性的断言公理集；根据步骤3提取到的公差信息和步骤4中的自由度情况，将其转化为本体信息，构建检验基准体系合理性的断言公理集；步骤6：推理确定基准体系的合理性，输出合理性检验的推理信息；以步骤5中构建的检验基准体系合理性的断言公理集作为输入，利用本体编辑工具Protégé建立个体实例，进而将网络本体语言OWL描述的结构化知识转换为Jess事实，然后将语义网规则语言SWRL描述的推理规则转换成Jess规则，最后利用Jess推理引擎对其进行自动推理，生成合理性检验的推理信息，并将其以数值的形式输出到对应的数据属性中。...

【技术特征摘要】
1.一种基于本体规则描述的基准体系合理性自动检验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：构建基准体系合理性本体；对基准体系合理性的领域知识进行分析，通过网络本体语言OWL描述其结构化知识，将其中的概念及关系转换成对应的类、对象属性和数据属性，构建基准体系合理性本体；步骤2：建立SWRL推理规则；以步骤1中构建的类和属性为基础，通过语义网规则语言SWRL描述其检验过程，构建基准体系合理性检验的推理规则；步骤3：提取相关的公差信息；根据CAD图纸，确定要检验的基准体系所在的公差标注框，并根据框中的内容，提取相关的公差信息，包括公差项目、基准特征、几何要素等；步骤4：提取几何要素的自由度信息；根据几何要素的空间关系，建立对应的空间直角坐标系，提取各个几何要素在该坐标系下的自由度情况；步骤5：构建检验基准体系合理性的断言公理集；根据步骤3提取到的公差信息和步骤4中的自由度情况，将其转化为本体信息，构建检验基准体系合理性的断言公理集；步骤6：推理确定基准体系的合理性，输出合理性检验的推理信息；以步骤5中构建的检验基准体系合理性的断言公理集作为输入，利用本体编辑工具Protégé建立个体实例，进而将网络本体语言OWL描述的结构化知识转换为Jess事实，然后将语义网规则语言SWRL...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄美发，黄劲，赵宇飞，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45