一种基于CAD的设计知识求解系统及系统的使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于CAD的设计知识求解系统，包括有约束项定义模块、知识定义文件、有向图解析模块、约束项求解模块和约束项应用模块；约束项定义模块用于定义产品设计过程中不同类型的约束项；知识定义文件用于记录约束项，并允许有向图解析模块进行读取；有向图解析模块对所有约束项的求解进行排序；约束项求解模块按照求解顺序对约束项进行计算解析；约束项应用模块根据解析结果对三维模型进行更新。本发明专利技术的系统通过增加增量的方式向部件中增加各种形式的知识约束，同时还通过添加对象关联关系，定义尺寸约束、定义形位约束等，由于CAD系统集成功能的使用，计算机能够计算、解析各种约束规则，进而实现人机的合理分工，提高工作效率。

A CAD based design knowledge solution system and its application

The invention discloses a CAD based design knowledge solution system, which includes a constraint definition module, a knowledge definition file, a directed graph analysis module, a constraint solution module and a constraint Application module; a constraint definition module is used to define different types of constraints in the product design process; a knowledge definition file is used to record constraints and allow the directed graph analysis module to perform Reading; the directed graph analysis module sorts the solutions of all constraints; the constraint solution module calculates and analyzes the constraints according to the solution order; the constraint Application module updates the 3D model according to the analysis results. The system of the invention adds various forms of knowledge constraints to the components by increasing the increment, at the same time, it also defines dimensional constraints, shape and position constraints, etc. because of the use of CAD system integration function, the computer can calculate and analyze various constraint rules, thus realizing the reasonable division of labor between human and machine, and improving the work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAD的设计知识求解系统及系统的使用方法
本专利技术涉及计算机辅助
，尤其涉及一种基于CAD的设计知识求解系统及系统的使用方法。
技术介绍
随着制造行业的飞速发展，产品的研发周期正不断缩短。与此同时，当前人们对产品质量的要求也不断提高。所以，怎样将以往蕴含在设计和制造过程中的不同表现形式的知识以计算机能够识别和处理的形式表示，实现知识的重用，并且以此来实现知识驱动的自动化设计，成为了十分重要的研究方向。产品设计知识表现形式可以是公式、方程组、规则、外部数据库、图表、设计实例等，这些不同形式的知识约束构成了智能化CAD系统中的知识库，在产品设计过程中经过对知识的推理和解析得到符合要求的结果。然而在现阶段，由于在产品的知识建模技术、推理求解技术、知识的表示与利用等关键技术的不足，如完备的领域知识库和集成化的大规模的知识处理环境难以构建、常识性或者隐性知识无法用当前的知识表示方法进行描述，对于人脑的工作机制，人们还不能很好地进行模拟，以及在创新能力和复杂的设计过程中，组织、协调、管理、控制等机制无法通过有效方式实现人机之间的和谐，基于知识的CAD系统还不能很好地满足上述要求与目的。但是在现阶段的CAD系统中，仅有公式形式的产品设计知识能够被处理，而大量其它的知识形式则难以表达和处理。现在，也有一些CAD系统尝试使用脚本来生成零部件的知识模型。如NX中的KnowledgeFusion模块，它的知识建模使用的方法是脚本语言编程，即技术人员通过编写脚本程序来表达他的设计意图，定义产品的推理规则以及生成自己所期望的几何模型。这种方式要求用户必须熟悉脚本的编程语法，同时使用脚本语言编写程序来创建复杂的三维模型要比在交互环境下建模复杂、困难很多，使用脚本语言进行知识的编写与维护也必将是个繁重、困难的工作，同时也会限制工程设计人员的创造性思维，使其得不到更好地发挥。因此，创建一种机制，允许技术人员能够将除了公式外更多形式的知识添加到零部件设计过程中，用以诸如控制产品的设计流程、外部数据文件访问、设计中非线性方程(组)的计算等，实现设计知识的重用，在进行新设计时，将这些知识约束和CAD部件内部的表达式一起进行解析计算，在实际工作中是非常有价值的。
技术实现思路
专利技术目的：针对在现阶段的CAD系统中，仅有公式形式的产品设计知识能够被处理，而其它的知识形式难以表达和处理的问题，本专利技术提出一种基于CAD的设计知识求解系统及系统的使用方法。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于CAD的设计知识求解系统，所述系统包括有约束项定义模块、知识定义文件、有向图解析模块、约束项求解模块和约束项应用模块；所述约束项定义模块用于定义产品设计过程中不同类型的约束项，并将所述约束项传输至知识定义文件中；所述知识定义文件用于记录约束项定义模块传输过来的约束项，并允许所述有向图解析模块进行读取；所述有向图解析模块用于读取知识定义文件中所有的约束项，并对所有所述约束项的求解进行排序，同时将所述求解顺序传输至约束项求解模块中；所述约束项求解模块根据传输过来求解顺序对每个约束项进行计算解析，并将所述解析结果传输至约束项应用模块中；所述约束项应用模块根据解析结果对CAD系统中的三维模型进行更新。一种设计知识求解系统的使用方法，所述使用方法具体包括如下步骤：S1：将产品设计过程中出现的所有约束项均输入所述约束项定义模块中，同时所述有向图解析模块通过知识定义文件对所有的约束项进行读取；S2：所述有向图解析模块根据所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达式之间的依赖关系构建有向图，根据所述有向图对所有约束项的求解进行排序，并将所述求解顺序传输至约束项求解模块中；S3：所述约束项求解模块根据求解顺序对所有约束项的类型逐个进行判断，通过所述约束项的类型对约束项进行计算解析，同时所述约束项应用模块通过解析结果修改CAD系统中参数化三维模型的表达式，对所述三维模型进行更新。进一步地讲，确定所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达式之间的依赖关系，具体如下：SA2.1：对所述知识定义文件中所有的约束项进行读取，获取每个所述约束项的名称和对应的约束规则，其中所述约束规则通过字符串形式进行表示；SA2.2：获取所述CAD系统中工作部件中所有表达式的名称及每个表达式对应的值字符串，所述值字符串能够描述表达式的计算过程；SA2.3：选择任意一个所述约束项或表达式，遍历除选中的约束项之外的其他所有约束项的约束规则，从中选出包含有选择的约束项名称或表达式名称的约束规则，则所述约束规则对应的约束项依赖于选择的约束项或表达式。进一步地讲，在所述步骤S2中，所述有向图图中的顶点表示约束项和CAD系统中工作部件中的表达式，图中无权的有向弧表示所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达式之间的依赖关系。进一步地讲，在所述步骤S2中，根据所述有向图对所有约束项的求解进行排序，具体如下：SB2.1：使用深度优先搜索算法检测所述有向图中是否存在有环路，若存在，则直接结束操作，若不存在，则执行下一步骤；SB2.2：建立一个有序集合P，同时从所述有向图中任意选择一个没有前驱的节点，并将所述节点存入有序集合P中，同时在所述有向图中删除该节点和所有以该节点为尾的弧；SB2.3：重复步骤SB2.2，直至输出所述有向图中的所有节点，其中所述有序集合P中的节点排序即为有向图所有约束项的求解顺序。进一步地讲，在所述步骤S3中，通过所述约束项的类型对约束项进行计算解析，具体为：S3.1：所述约束项的类型为校核时，根据校验结果对所述约束项进行计算；S3.2：所述约束项的类型为表格时，通过约束项中的筛选公式对约束项中数据集的数据进行选择；S3.3：所述约束项的类型为圆整时，根据约束项中规定的方式对约束项的求解结果进行标准化；S3.4：所述约束项的类型为产生式规则时，根据约束项中IF部分的求解结果和THEN部分的求解结果对所述约束项进行求解；S3.5：所述约束项的类型为公式或检验时，直接对所述约束项进行计算。进一步地讲，在所述步骤S3.1中，根据所述校验结果对约束项进行计算，具体如下：S3.1.1：当所述校验结果通过时，对所述约束项中的反馈公式进行求解；S3.1.2：当所述校验结果未通过时，在所述有序集合P中确定出需要调整的约束项，并根据所述约束项中规定的步长对需要调整的约束项的值进行调整；S3.1.3：在所述有序集合P中，选出在所述调整的约束项至校验结果未通过的约束项之间所有的约束项，并对所述选出的约束项的值重新进行求解；S3.1.4：重复步骤S3.1.1-步骤S3.1.3，直至所述约束项的校验结果通过。进一步地讲，在所述步骤S3.4中，根据所述约束项中IF部分的求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAD的设计知识求解系统，其特征在于，所述系统包括有约束项定义模块、知识定义文件、有向图解析模块、约束项求解模块和约束项应用模块；/n所述约束项定义模块用于定义产品设计过程中不同类型的约束项，并将所述约束项传输至知识定义文件中；/n所述知识定义文件用于记录约束项定义模块传输过来的约束项，并允许所述有向图解析模块进行读取；/n所述有向图解析模块用于读取知识定义文件中所有的约束项，并对所有所述约束项的求解进行排序，同时将所述求解顺序传输至约束项求解模块中；/n所述约束项求解模块根据传输过来求解顺序对每个约束项进行计算解析，并将所述解析结果传输至约束项应用模块中；/n所述约束项应用模块根据解析结果对CAD系统中的三维模型进行更新。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CAD的设计知识求解系统，其特征在于，所述系统包括有约束项定义模块、知识定义文件、有向图解析模块、约束项求解模块和约束项应用模块；
所述约束项定义模块用于定义产品设计过程中不同类型的约束项，并将所述约束项传输至知识定义文件中；
所述知识定义文件用于记录约束项定义模块传输过来的约束项，并允许所述有向图解析模块进行读取；
所述有向图解析模块用于读取知识定义文件中所有的约束项，并对所有所述约束项的求解进行排序，同时将所述求解顺序传输至约束项求解模块中；
所述约束项求解模块根据传输过来求解顺序对每个约束项进行计算解析，并将所述解析结果传输至约束项应用模块中；
所述约束项应用模块根据解析结果对CAD系统中的三维模型进行更新。


2.一种根据权利要求1所述的设计知识求解系统的使用方法，其特征在于，所述使用方法具体包括如下步骤：
S1：将产品设计过程中出现的所有约束项均输入所述约束项定义模块中，同时所述有向图解析模块通过知识定义文件对所有的约束项进行读取；
S2：所述有向图解析模块根据所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达式之间的依赖关系构建有向图，根据所述有向图对所有约束项的求解进行排序，并将所述求解顺序传输至约束项求解模块中；
S3：所述约束项求解模块根据求解顺序对所有约束项的类型逐个进行判断，通过所述约束项的类型对约束项进行计算解析，同时所述约束项应用模块通过解析结果修改CAD系统中参数化三维模型的表达式，对所述三维模型进行更新。


3.根据权利要求2所述的一种设计知识求解系统的使用方法，其特征在于，在所述步骤S2中，确定所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达式之间的依赖关系，具体如下：
SA2.1：对所述知识定义文件中所有的约束项进行读取，获取每个所述约束项的名称和对应的约束规则，其中所述约束规则通过字符串形式进行表示；
SA2.2：获取所述CAD系统中工作部件中所有表达式的名称及每个表达式对应的值字符串，所述值字符串能够描述表达式的计算过程；
SA2.3：选择任意一个所述约束项或表达式，遍历除选中的约束项之外的其他所有约束项的约束规则，从中选出包含有选择的约束项名称或表达式名称的约束规则，则所述约束规则对应的约束项依赖于选择的约束项或表达式。


4.根据权利要求2所述的一种设计知识求解系统的使用方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述有向图图中的顶点表示约束项和CAD系统中工作部件中的表达式，图中无权的有向弧表示所有约束项彼此之间的依赖关系、约束项和CAD系统中工作部件中表达...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建钊，刘元珍，黄曙荣，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32