基于本体的特征知识库研究

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。

关键词：领域本体　特征知识库　特征技术

中图分类号：TP311　文献标识码：A　文章编号：1002－2422(2008)03－0093－02

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)。

1.2领域本体

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

：注释约束规则1：约束规则2：}

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)。

2.1.2 Connected邻接关系

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，e2)。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。

推理规则：①性质继承：C(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)；②属性继承：c(e1，e2)HasAttribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)；③行为继承：C(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)。

2.1.3 Refers引用关系

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，e2)。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。

推理规则：①性质继承：R(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)；②属性继承：R(e1，e2)HasAt-tribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)：③行为继承：R(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)；④传递性：R(e1，e2)R(e2，e3)→R(e1，e3)。

2.1.4 Subordinated从属关系

Subordinated从属关系：描述特征问的附属联系。当特征e1从属于特征e2时，记作S(e1，e2)。从属关系反映特征概念实体之间的组成关系，不具有自反性和对称性，但具有传递性。

推理规则：①性质继承：S(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)：②属性继承：s(e1，e2)HasAttribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)；③行为继承：S(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)；④传递性：S(e1，e2)S(e2，e3)→S(e1，e3)。

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。

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