基于本体的虚拟零件智能识别方法研究与应用

摘要

由于装配技术的滞后发展，产品装配已成为实现企业制造自动化的瓶颈，虚拟现实技术的发展给产品装配提供一个新的工作方式。本文针对虚拟装配技术应用的不足，从提高虚拟装配系统智能化水平的角度出发，对多层次的虚拟装配模型进行语义信息的分析，实现了本体装配模型的形式化表示、本体逻辑推理、虚拟环境下零件智能识别等，从而突破了产品装配的一些关键技术。本文的主要研究内容如下： （1）分析了虚拟现实技术和本体方法论在机械装配领域的研究状况，并指出虚拟装配技术的不足和有待提高的方面，在此基础上提出了基于本体的虚拟零件智能识别的方法。 （2）在对传统CAD系统装配设计方法的分析的基础上，建立了一种基于虚拟装配环境的多层次装配模型，分析了装配语义信息的提取过程，其中包括空间位置关系、配合特征、装配特征、装配工程关系的提取等。 （3）对本体的概念、构造准则方法以及本体语义语法进行了分析，建立了本体装配模型，给出了机械装配的本体词汇及概念层次关系，并采用OWL（WebOntologyLanguage）对其进行了描述。 （4）在分析本体常用推理方法不足的基础上，提出了OWLDL与SWRL（SemanticWebRuleLanguage）相结合的推理方法，进而给出推理方案的总体实现，其中，OWLDL的推理使本体有更好的层次结构的同时确保了由本体产生的定义和概念相互间没有冲突；而基于SWRL的推理实现了本体知识同推理规则相结合产生的推理。 （5）在实验室自主研发的3DVR-CAPP虚拟装配系统中，对本文提出的智能识别方法进行了实现，增加了虚拟零件智能识别模块，从而验证了文中所提出的方法的实用性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2相关技术国内外研究现状

1.2.1虚拟装配技术的研究现状

1.2.2本体方法论在国内外研究状况

1.3本文研究内容

第二章多层次装配模型中的语义信息分析

2.1虚拟装配环境下多层次装配模型

2.2装配语义信息的分析

2.2.1空间位置关系

2.2.2配合特征的提取

2.2.3装配特征的提取

2.2.4装配工程关系的提取

2.3本章小结

第三章装配本体模型的构建

3.1本体的介绍

3.1.1本体的定义

3.1.2本体的构建理论

3.1.3本体描述逻辑DL

3.2本体描述性语言的选择

3.3 OWL DL的语法与语义

3.3.1 OWL DL语法分析

3.3.2 OWL DL语义分析

3.4装配本体模型

3.5本章小结

第四章 智能识别的逻辑推理

4.1本体推理的主要实现技术

4.2语义网规则语言SWRL

4.2.1 SWRL的语言规范

4.2.2 SWRL的表示方式

4.3逻辑推理设计

4.3.1智能推理总体实现

4.3.2虚拟零件智能识别算法

4.3.3基于OWL DL的推理

4.4基于SWRL的规则推理

4.4.1装配约束关系表示

4.4.2自由度的规则推理

4.5本章小结

第五章智能识别方法应用

5.1系统的开发环境与工具

5.2系统整体架构

5.2.1模型构建模块

5.2.2人机交互模块

5.2.3智能推理模块

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2未来工作的展望

参考文献

附录

致谢

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