1、基于案例學習的夾具設計石奇，楊海成，李元，國家重點實驗室計算機輔助設計/計算機輔助制造，西北工業大學西安710072，中國【摘要】：夾具是生產活動中不可或缺的一局部。本文提出了一個基于案例推理的夾具設計系統。提出的一種新方法的根底上，案例的情況表示是由工件加工特征的知識，處理功能知識和夾具特征知識構成。運行原型系統的知識表示方法，使用的情況下，是一個更好的方式來改造和解釋的設計知識。【關鍵詞】：基于案例的推理，夾具設計，知識表示，案例檢索1.引言工件夾持裝置用于在大局部的制造操作，如機加工，裝配，檢查等。作為制造規劃的一局部，夾具設計的制造可以是一個主要因素。夾具設計是一個可以在制造，交貨時間

2、和產品的本錢上的主要奉獻者。由于種類繁多的零部件和制造業務，夾具設計的過程變得更加復雜和不加控制。此外，設計一個夾具在很大程度上依賴于專業設計師和經歷，以及生產，加工，技術，和零件的數據。計算機輔助夾具設計CAFD技術的CAD/ CAM集成的一局部已經得到開發。如今，CAFD柔性制造系統FMS和計算機集成制造系統CIMS在其中起著重要的作用。在夾具設計中采用計算機必須考慮的第一件事情是建立一個適宜的設計規劃模型。同時也必須建立一個成功的夾具設計系統的知識表示方法，來用于設計和設計師的經歷。相對于經典的以規那么為根底的推理和基于模型的推理，基于案例的推理CBR嘗試使用以前的情況下，從案例庫和適應

3、的解決方案中類似的問題，根據新形勢下的參數，解決新問題。多以規那么為根底的推理或基于模型的推理這種方法的主要優點是將減少規那么或模型，設計中采用的多是比擬復雜的知識。解決機械設計問題的方法占有重要的好處。有系統已設計系統CBR文獻記載。一個系統，稱為DEJAVU使用基于案例的推理，以協助機械設計。另一種的系統稱為CADSYM是一個混合的情況為根底的設計模型，它建議將特定領域知識。在本文中，案例主要來闡述專業知識和設計經歷。夾具設計的根底上燈具功能的情況下表示的方法的建議。第2節介紹了基于案例推理的概念。第3節提供夾具的設計和構造的情況下基體的情況下表示。第4節提出的基于案例的夾具設計系統的體系

4、構造的詳細信息。后面是結論。2.基于案例推理基于案例的推理依賴于存儲解決方案以及問題和適應這些新的類似問題的解決方案。設計是一個構造不良的問題。設計經歷和啟發式在設計過程中扮演著重要的角色。然而，大多數的經歷是難以說明作為編制和制定的，所以在一個以規那么為根底的系統，知識的獲取將是一個障礙。一個系統，與此相反，解決問題，直接利用獲得的經歷，解決類似的問題在過去而不是通過編寫和推廣。一個案例不僅記錄結果，還會記錄下這個結果是如何獲得的，如在什么情況下，根據什么樣的條件等一些的工程師率先推出基于案例的推理作為一種替代傳統的基于規那么和基于模型的推理技術。一個典型的推理過程包括步驟如圖1所示。首先，

5、這個問題應要被確定和給出描述，然后這個描述信息用于從一個案例庫中檢索一個或多個類似的案件。案例檢索可以基于某些算法來提高精度。檢索的結果會顯示給設計師。所選擇的案例調整時，需要滿足新的問題的要求。最后的解決方案，以及新的問題是作為一種新的情況存儲在個案根底里。問題描述案例庫 基于案例的推理問題標準檢索機制設計解決方案適應機制設計知識設計解決方案圖1 基于案例的設計系統3.代表性的設計實例和案例庫的組織夾具設計的特點在制造系統中，夾具設計包含三個方面：設置規劃，夾具規劃，和夾具配置的設計，如圖2所示。設置規劃的目的是建立確定的操作序列，對其工件的位置和方向在每個位置和數量的調校。夾具規劃確定的定

6、位和夾緊點在工件外表。夾具配置設計的任務是決定如何定位，如何鉗制。夾具元件也被選來放入適當位置，以定位和夾持工件。夾具設計夾具配置單元選擇 位置確定夾具規劃定位外表點夾緊面點設置規劃操作程序工件定位圖2 夾具設計過程設置規劃和夾具規劃的主要目的，是完成夾具配置。設置和夾具的規劃工作過程中需要兩種信息。一個是工件信息，另一個是其他的處理信息。這兩種信息都來自原始的CAD模型和產品的工藝規劃模型。一個CBR夾具設計系統的案例結合了工件的構造信息，處理信息，和夾具配置信息。基于案例推理的最重要的問題是信息描述的設計案例。基于特征的技術被用于描繪零件的形狀，功能和構造。傳統上，由于CAD系統的幾何模型

7、的局限性，它只能描述零件的幾何信息，而不是設計經歷。而基于特征的技術，可以描述兩種知識；數據關系的知識形態，如形狀，功能，精度，材料，等等和數據之間的關系，如設計領域的知識，設計者的經歷和公式的知識。此類案例具有這一組功能。對于案例庫的設計問題和設計規劃的說明，必須保持兩局部的知識。設計問題的描述包括一系列案件在設計問題中的特點。設計規劃是從方案中提取特征。在夾具設計中，夾具模型集成了三種類型的知識：夾具的解決方案，工件信息和處理信息。根據減少人工智能問題的方法，復雜的設計問題可以分成幾個不太復雜的問題，可以分為更簡單的子子問題等。在這個系統中，一個設計案例的組織有三種不同的特征信息：夾具的特

8、征，工件的特征，和處理特征，夾具的特征在系統中可以分為功能特征，行為特征，和構造特征。夾具的行為特征表達了夾具的功能和構造之間的關系。夾具功能特征可以進一步分為定位特征，夾緊特征，輔助特征和導向特征。夾具實例模型的信息顯示在表1。案件特點的重要性是指控制系統知識庫。案例表示只總結設計特點，其中的重要性和相互關系不需要考慮。有兩個優點：1它簡化了存儲在數據庫中的案例構造與案例，2可以建立一個基于組織的新的獨立的推理策略案例。案例信息特點數值名稱類型軸，盤，蓋，箱體，齒輪，和其他工件數量質量，中，小批量材料大小長x寬x高零件圖文件名和路徑機器名稱車床，銑床，刨床，磨床的處理內容平面上，外圓柱外表，

9、內孔外表，槽；飼料類型線，圓處理功能加工精度精加工，粗加工主軸的類型水平，垂直類型主要定位面平面，外圓柱外表，內孔，曲面主要定位面的準確度在粗糙的精加工，粗加工，零件工程圖文件名和路徑夾具名字夾具類型車床夾具，銑床夾具定位模式平面，圓柱面夾具功能定位裝置。兩針，V型塊等。夾緊要求立式鎖模，水平夾緊阻尼接觸的類型點接觸，面接觸功率手動夾緊，等夾緊裝置偏心輪等。案例表示基于案例的知識表示的方法，通常不是一個新方法，而是更高級的抽象的知識表示，如一階邏輯，規那么，框架和語義網絡。執行案件的代表是基于這些共同的知識表示方法。本文提出了一種面向對象的知識表示法是用來描述夾具設計案例。本質上，就面向對象的

10、技術方面而言，面向對象的知識表達結合了一套共同的知識表示方法。案例知識可以分為兩個局部：一個是特征值對特定的元組，另一個是其他的設計經歷和規那么。類的概念，在面向對象技術的情況是類似的表示。特征值對中的屬性類，它包含前提和解決方案的信息。設計經歷和極大似然估計是類的方法。面向對象技術的說明內容如下。Class / *名單案例特征值對* /構造 (STATIC_STRUCTURESJMPL) / *靜態構造用來描述特定的設計功能*/方法 (CASE_FUNCT101VS_LIST) / *名單的情況*/；地方 (CASE_NAME): =(CASE_NAME BY DEFAULT) | (CAS

11、E_NAME BY USER) (FEATURE_VALUE_PAIR_LIST ): = ( FEATURE _TYPE) (FEATURE_NAME)(FEATURE_VALUE)(STATIC_STRUCTURESJMPL : = STRUCTURE ( STRUCTURE_NAME)( STRUCTURE_VARIABLES_LIST) * ( CASE_FUNCTIONS_LIST) : = (FUNCTION_NAME) (FUNCT10N_C0NDITI0N)(FUNCTION_CONCLUSION) 功能列表中包含設計經歷和設計規那么的方法。應考慮的另一個問題是基體的構造。案例

12、庫可以作為內襯構造具有層次構造的列表或一個框架。我們選擇了后者，它使用關系數據庫來存儲。關系型數據庫管理的優勢有三點：1先進的數據管理能力;2高性能的數據檢索和數據維護;3直接關系演算和邏輯演算之間的關系。4.夾具設計系統在上述實例的表示模型的根底上，基于案例的夾具設計系統建立了，其構造如圖3所示。該系統主要由四局部組成，系統控制模塊，基于案例的推理，夾具設計的記憶和設計評價模塊。基于案例的推理是系統的核心，它執行案例檢索，案例的選擇和改造。圖4是一個屏幕的工作過程。這個系統的輸入有三種信息：工件的一般信息，如名稱，類型，材料等工件的加工信息，如加工信息，精度和機器類型；夾具特征信息，如鉗制條

13、件下，接觸類型，電源類型等。系統模塊包含以下內容：控制模塊：用于監控和管理其他模塊之間的數據流和信息流;案例推理模塊：可以分為六個子模塊：重生產，功能相似的判斷，判斷構造相似性，檢索模塊，適應夾具的情況下，和該情況下的儲存;案例庫：用于夾具實例存儲，建立索引，并進展實例維護；設計評價：評價推理結果并提交解決方案。5.結論CBR技術是更接近人類思維的。本文描述了夾具設計系統使用的技術。新方法的情況下表示的固定功能的根底由表示構成的工件知識，處理功能的知識和夾具特征知識構成。原型系統運行說明，知識表示方法使用的情況下是一個更好的方式來改造和解釋的設計知識。參考文獻：【1】 Chou.R. A. S

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