基于本体论的轴承套圈磨削质量分析及其知识库系统的研究
|
摘要
轴承作为一种机电产品的基础部件，它质量的好坏将直接影响到产品整机的质量。而磨削加工在轴承制造中有着重要的地位，本文针对轴承套圈磨削加工过程中质量管理知识化问题展开研究，在分析国内外相关成果的基础上，应用本体论的思想，借助于protégé平台研制开发一个面向轴承套圈磨削加工过程质量分析的知识库系统，较为深入地探讨了相关知识本体的捕获、本体之间的联系等问题。并给出了实例应用。
全文共分为六章：
第一章，介绍了我国轴承制造的现状和制造过程中所存在的问题，以及轴承制造中磨削加工的重要地位，简述知识库系统的研究现状和发展，阐述了开发面向轴承套圈磨削质量分析的知识库系统的重要意义，引出了本文研究的题目——基于本体论的轴承套圈磨削质量分析及其知识库系统的研究。
第二章，本章从知识库系统建模框架出发，结合本体论的基本思想，介绍了Ontology的基本概念以及Ontology语言等，并重点阐述了本体的构造方法以及面向对象和面向网络的Ontology语言OWL。最后提出了基于本体论的知识库系统的体系结构。
第三章，构建知识库系统的关键在于能否很好地提取已有的工序质量信息，并把工序质量信息转换为推理机构能够执行的知识。本章主要介绍零件磨削质量分析的知识本体的建立，并对其特征进行分析和提取，基本完成了本体的捕获。
第四章，本章通过特征映射方法建立本体之间的联系，形成质量分析过程中的知识，在对当前知识表示方法进行分析比较的基础上，结合所构建系统的实际需要，采用面向对象的表示方法对系统所需的知识进行描述，阐述了系统知识库的组成结构。
第五章，在前面各章研究结果的基础上，给出了本知识库系统的总体结构。并在Windows2000操作系统下，用protege2000开发知识库系统原型，编写了推理系统RACER的应用和查询规则。最后，结合实例对系统运行过程进行了说明。
第六章，总结了全文的研究内容和成果并展望了未来的研究工作。
As the fundamental part of most mechanical equipments, the quality of bearing determines the performance of most mechanical equipments. Grinding is a very important process of bearing manufacturing, facing the difficulties of solving problems in bearing grinding process, the thesis develops a knowledge base system (KBS) of bearing ferrule grinding quality analyzing, based on the wild exploration into the relevant papers and present achievements of KBS. And give the example of application.
The whole thesis is divided into six chapters:
Chapter one illustrators the present situation of grinding and issues in bearing manufacturing, introduces the present status of the development of knowledge base system (KBS), and then put
forward the research topic of this thesis-study on the KBS for bearing ferrule grinding quality
analyzing based on ontology.
In chapter two, we discuss the structure of the knowledge base system, and give the functional module of it. In this chapter, also considering the ontology theory and its frame, and introduce the concept of ontology, and it's classifying, it's formation, it's language. For the language, we emphasis on the object-oriented and web-oriented language OWL.
Knowledge acquisition is the key of the knowledge base system design. In chapter three, we discuss the distilling of the process information. This chapter tells how to create the knowledge ontology for grinding quality analyzing, on the whole, finish the knowledge ontology capturing.
In chapter four, creating relations among the related ontology by characteristic mapping, come into being the knowledge needed. And based on the analysis and comparison of the five ways of knowledge expression, we put forward the O-O knowledge expression method for the system. In this chapter, the structure of the knowledge base system is discussed.
Based on above system requirement analysis, in chapter five we discuss the system structural module. And illustrates the development of the knowledge base system under protege 2000 and RACER, and describe the application analysis with examples.
Finally, chapter six makes a conclusion of the whole thesis and puts forward the future research in this field.
全文共分为六章：
第一章，介绍了我国轴承制造的现状和制造过程中所存在的问题，以及轴承制造中磨削加工的重要地位，简述知识库系统的研究现状和发展，阐述了开发面向轴承套圈磨削质量分析的知识库系统的重要意义，引出了本文研究的题目——基于本体论的轴承套圈磨削质量分析及其知识库系统的研究。
第二章，本章从知识库系统建模框架出发，结合本体论的基本思想，介绍了Ontology的基本概念以及Ontology语言等，并重点阐述了本体的构造方法以及面向对象和面向网络的Ontology语言OWL。最后提出了基于本体论的知识库系统的体系结构。
第三章，构建知识库系统的关键在于能否很好地提取已有的工序质量信息，并把工序质量信息转换为推理机构能够执行的知识。本章主要介绍零件磨削质量分析的知识本体的建立，并对其特征进行分析和提取，基本完成了本体的捕获。
第四章，本章通过特征映射方法建立本体之间的联系，形成质量分析过程中的知识，在对当前知识表示方法进行分析比较的基础上，结合所构建系统的实际需要，采用面向对象的表示方法对系统所需的知识进行描述，阐述了系统知识库的组成结构。
第五章，在前面各章研究结果的基础上，给出了本知识库系统的总体结构。并在Windows2000操作系统下，用protege2000开发知识库系统原型，编写了推理系统RACER的应用和查询规则。最后，结合实例对系统运行过程进行了说明。
第六章，总结了全文的研究内容和成果并展望了未来的研究工作。
As the fundamental part of most mechanical equipments, the quality of bearing determines the performance of most mechanical equipments. Grinding is a very important process of bearing manufacturing, facing the difficulties of solving problems in bearing grinding process, the thesis develops a knowledge base system (KBS) of bearing ferrule grinding quality analyzing, based on the wild exploration into the relevant papers and present achievements of KBS. And give the example of application.
The whole thesis is divided into six chapters:
Chapter one illustrators the present situation of grinding and issues in bearing manufacturing, introduces the present status of the development of knowledge base system (KBS), and then put
forward the research topic of this thesis-study on the KBS for bearing ferrule grinding quality
analyzing based on ontology.
In chapter two, we discuss the structure of the knowledge base system, and give the functional module of it. In this chapter, also considering the ontology theory and its frame, and introduce the concept of ontology, and it's classifying, it's formation, it's language. For the language, we emphasis on the object-oriented and web-oriented language OWL.
Knowledge acquisition is the key of the knowledge base system design. In chapter three, we discuss the distilling of the process information. This chapter tells how to create the knowledge ontology for grinding quality analyzing, on the whole, finish the knowledge ontology capturing.
In chapter four, creating relations among the related ontology by characteristic mapping, come into being the knowledge needed. And based on the analysis and comparison of the five ways of knowledge expression, we put forward the O-O knowledge expression method for the system. In this chapter, the structure of the knowledge base system is discussed.
Based on above system requirement analysis, in chapter five we discuss the system structural module. And illustrates the development of the knowledge base system under protege 2000 and RACER, and describe the application analysis with examples.
Finally, chapter six makes a conclusion of the whole thesis and puts forward the future research in this field.
引文
[1] 《轴承磨工技能》，机械工业出版社，1990．1
[2] 叶伟昌，磨削技术的发展方向，第八界全国生产工程学术会议，2001．3
[3] 汤洁，王辉，从三次国家监督抽查看国产轴承质量，轴承，2001
[4] 张曙，中国制造企业怎样进入二十一世纪，国防工业出版社，1997
[5] 曹文君著，知识库系统原理及其应用，复旦大学出版社，1995．8
[6] 姚绍文，语义化web的关键技术及其应用研究，电子科技大学博士学位论文，1999
[7] 邓志鸿，Ontology研究综述，北京大学学报，2002．9
[8] ZHENG Hong, Ontology-Based Semantic Cache in AOKB, Vol.17 N0.5 J.Comput.Sci.&Technol. Sep.2002
[9] Jeffrey Douglas Heflin, Towards the semantic Web Knowledge representation in a dynamic,distributed environment. Doctor degree dissertation, 2001
[10] Debbie Richards, Simeon J.Simoff, Design ontology in context-a situated cognition approach to conceptual modeling, Artificial intelligence in engineering, 2001
[11] 李飞．OKMF：一个基于本体论的知识管理系统框架．计算机辅助设计与图形学学报．2003．12
[12] OWL Web Ontology Language Overview, http://protégé.Stanford.edu.com
[13] OWL Web Ontology Language Guide, http://protégé.Stanford.edu.com
[14] 朱承，曹泽文，知识库系统建模框架的发展与现状，计算机工程，2002．8
[15] 房秀蓉，面向本体的MIS领域分析方法，计算机科学，2003．6
[16] Vijayan Sugumaran, Veda C. Storey, Ontologies for conceptual modeling: their creation, use,and management, Data & Knowledge Engineering,2002
[17] 周武，构XML本体信息研究，微机发展，2003．10
[18] 杨秋芬，Ontology方法学综述，计算机应用研究，2002
[19] 朱立，基于F—logic的概念语义网，计算机工程，人工智能剂应用，1997．11
[20] Boris Motik, Alexander Maedche, and Raphael Volz, Ontology Representation & Querying for Realizing Semantics-driven Applications
[21] 杨爱东，基于对象Agent的计算机集成过程运行系统建模研究，控制与决策，1999．5
[22] 叶文，智能过程控制系统的概念模型，信息与控制，1995．8
[23] 庞滔，郭大春等，超精密加工技术，国防工业出版社．2000．8
[24] 胡良国，面向微型轴承制造过程的SPC专家系统开发与研究，浙江大学硕士论文，2002．2
[25] 夏新涛，李航，无心磨削的理论与实践，国防工业出版社2001．9
[26] 胡庆夕，面向制造基于特征的零件定义模型的研究及其应用，小型微型计算机系统，1999．4
[27] 宋玉银，褚秀萍等，基于知识的特征映射方法及其应用研究，河北理工学院学报，1999．2
[28] 陈晓川，面向成本的设计中的多域特征映射研究，机械科学与技术，2002．3
[29] 郑德涛著，集成制造中德特征映射技术，机械工业出版社，1999．5
[30] 陈薇，沈晓红，制造特征到夹具特征德映射研究，机械设计，2002．7
[31] 张发军，无心磨削中托板角度德分析，轴承，1997
[32] 陈新中，面向对象德知识表示方法研究，西安矿业学院学报，1999．12
[33] Ian McCarthya, Michalis Menicou, A classification schema of manufacturing decisions for the GRAI enterprise modelling technique, Computers in Industry, 2001.10
[34] 王细洋，工艺知识管理系统的设计，计算机辅助设计与制造，1998．4
[35] Thomas Olsson, Per Runeson, V-GQM:A Feed-Back Approach to Validation ofa GQM study, Mechanical Science and Technology,1999.5
[36] T. Warren Liao, Classi cation and coding approaches to part family formation under a fuzzy environment Fuzzy Sets and Systems,2001
[37] Krzysztof Gajos, A Knowledge-Based Resource Management System For The Intelligent Room, Master Degree Dissertation at the Massachusetts Institute of Technology,2000.11
[38] 章易程，基于零件-设备特征匹配的CAPP系统中的信息描述，机械设计，2000．12
[39] 张涛，杨志雄，基于Intranet/Internet的企业资源挂历系统，机电工程，2001．4
[40] Voiker Haarslev and Ralf M¨ oiler, Description of the RACER System and its Applications, 2002.5
[41] Volker Haarslev and Ralf M¨oller, RACER User's Guide and Reference Manual,2003.7
[42] 张芳霁，基于知识的保质设计专家系统的研究，浙江大学博士学位论文，2000
[43] 吴建林，基于知识的质量功能配置系统的研究，浙江大学硕士学位论文，2000
[44] 王彦，基于特征和资源约束的CAD／CAPP集成，广东工业大学硕士学位论文，2000
[45] 周凡，机械制造工艺资源分布式信息管理系统研究，四川大学硕士学位论文，2001．4
[46] 诸兴华主编，磨削原理，机械工业出版社，1986
[47] 孟少龙主编，机械加工工艺手册(第二卷)，机械工业出版社，1991
[48] 李书田，异构环境中基于特征关系的产品建模方法研究，计算机工程与应用，2001
[49] protégé user guide, protégé.Stanford.edu.cn
[50] 张云涛，CMS／EDBMS中复杂对象的建模和管理，计算机辅助设计与图形学学报，1998．9
[51] D.W. Embley, D.M. Campbell, Y.S. Jiang, S.W. Liddle, D.W. Lonsdale, Y.K. Ng, R.D. Smith, Conceptual-modelbased data extraction from multiple-record Web pages, Data and Knowledge Engineering 31 (3) (1999) 227-251.
[52] M.F. Lopez, A. Gomez-Perez, J.P. Sierra, A.P. Sierra, Building a chemical ontology using methontology and the ontology design environment, IEEE Intelligent Systems and Their Applications I4 (1) (1999) 37-45.
[53] V.C. Storey, Understanding and representing relationship semantics in database design, Proceeding of the 5th International Conference on Applications of Natural Language to Information Systems (NLDB' 00), Versailles,France, June, 2000.
[54] 黄容杰，磨削表面粗糙度的建模和预断，精密制造与自动化，2003．3
[55] 母德强，砂轮不平衡量对磨削表面粗糙度影响的研究，吉林工学院学报，1994．4
[56] 李延峰，套圈烧伤分析与预防措施，轴承，2001．3
[57] 林述温，磨削轴承内圈沟道的工艺参数对圆度的影响规律，制造技术与机床，2002．3
[58] 李春书，产品装配特征的分类与表达技术的研究，机械科学与技术，2000．9
[59] 郑清春，基于特征映射的CAD／CAPP集成技术研究，天津理工学院学报，2001．7
[60] Bronsvoort W F, Jansen F W, Feature Modeling and Conversion Key Concepts to Concurrent Engineering, Computer in Industry, 1993,21: 61-68
[61] 陈永亮，基于MDTAPI箱体零件加工特征识别和工艺知识表达，组合机床与自动化加工技术，1999，307(9)：29—31
[62] 马莎，特征信息建模及特征映射技术的研究，计算机辅助工程，1994．12
[63] 李祥生，基于对象的类语义网络知识表示，计算机工程，1998．10
[64] 莫建中，基于语义网络模型的面向装配的设计研究，上海交通大学学报，1997．3
[65] 钟萃相，用面向对象的方法实现层次分类模型，计算机与现代化，1997．3
[66] 田盛丰，人工智能原理与应用，北京理工大学出版社，1990
[67] 杨步子，基于知识的诊断推理，清华大学出版社，广西科学技术出版社，1994
[68] 王华栋，基于O-O方法的CAPP系统制造资源结构建模，制造业自动化，2003—8
[69] OWEN R F. Object-oriented design for manufacture[J]. Journal of Intelligent Manufacture, 1994(5): 1-11
[70] 王华栋，面向对象的CAPP系统信息模型研究，航空工业技术，1998(5)：6—7
[71] 王华栋，面向对象的制造资源分类与生产规划调度模型研究，现代设计技术，2002．4
[72] 宋玉银，基于STEP的制造资源能力建模及其应用研究，计算机集成制造系统，1999．8
[73] Liu Chengying, Wang Xiankui, He Yuchen, Research on manufacture resource modeling based on the O-O method, Journal of Materials Processing Technology 139(2003) 40-43
[74] 刘勇，江平宇，基于Web的远程制造资源建模及其实现框架，系统仿真学报，2002．10
[75] 杨金福，张曙，独立制造岛模式与微型轴承生产．《先进制造技术》，第23卷第1期，2001．1
[76] 周福章主编，滚动轴承制造工艺学[M】，西北工业大学出版社，1993
[77] [美]Robert Reinstein等著，鲍泓，尉林明等译，《Windows NT维护与配置使用大全》，机械工业出版社，1998．7
[78] 鲍雨梅．往复压缩机故障诊断专家系统知识库的构建．压缩机技术．2003．1
[2] 叶伟昌，磨削技术的发展方向，第八界全国生产工程学术会议，2001．3
[3] 汤洁，王辉，从三次国家监督抽查看国产轴承质量，轴承，2001
[4] 张曙，中国制造企业怎样进入二十一世纪，国防工业出版社，1997
[5] 曹文君著，知识库系统原理及其应用，复旦大学出版社，1995．8
[6] 姚绍文，语义化web的关键技术及其应用研究，电子科技大学博士学位论文，1999
[7] 邓志鸿，Ontology研究综述，北京大学学报，2002．9
[8] ZHENG Hong, Ontology-Based Semantic Cache in AOKB, Vol.17 N0.5 J.Comput.Sci.&Technol. Sep.2002
[9] Jeffrey Douglas Heflin, Towards the semantic Web Knowledge representation in a dynamic,distributed environment. Doctor degree dissertation, 2001
[10] Debbie Richards, Simeon J.Simoff, Design ontology in context-a situated cognition approach to conceptual modeling, Artificial intelligence in engineering, 2001
[11] 李飞．OKMF：一个基于本体论的知识管理系统框架．计算机辅助设计与图形学学报．2003．12
[12] OWL Web Ontology Language Overview, http://protégé.Stanford.edu.com
[13] OWL Web Ontology Language Guide, http://protégé.Stanford.edu.com
[14] 朱承，曹泽文，知识库系统建模框架的发展与现状，计算机工程，2002．8
[15] 房秀蓉，面向本体的MIS领域分析方法，计算机科学，2003．6
[16] Vijayan Sugumaran, Veda C. Storey, Ontologies for conceptual modeling: their creation, use,and management, Data & Knowledge Engineering,2002
[17] 周武，构XML本体信息研究，微机发展，2003．10
[18] 杨秋芬，Ontology方法学综述，计算机应用研究，2002
[19] 朱立，基于F—logic的概念语义网，计算机工程，人工智能剂应用，1997．11
[20] Boris Motik, Alexander Maedche, and Raphael Volz, Ontology Representation & Querying for Realizing Semantics-driven Applications
[21] 杨爱东，基于对象Agent的计算机集成过程运行系统建模研究，控制与决策，1999．5
[22] 叶文，智能过程控制系统的概念模型，信息与控制，1995．8
[23] 庞滔，郭大春等，超精密加工技术，国防工业出版社．2000．8
[24] 胡良国，面向微型轴承制造过程的SPC专家系统开发与研究，浙江大学硕士论文，2002．2
[25] 夏新涛，李航，无心磨削的理论与实践，国防工业出版社2001．9
[26] 胡庆夕，面向制造基于特征的零件定义模型的研究及其应用，小型微型计算机系统，1999．4
[27] 宋玉银，褚秀萍等，基于知识的特征映射方法及其应用研究，河北理工学院学报，1999．2
[28] 陈晓川，面向成本的设计中的多域特征映射研究，机械科学与技术，2002．3
[29] 郑德涛著，集成制造中德特征映射技术，机械工业出版社，1999．5
[30] 陈薇，沈晓红，制造特征到夹具特征德映射研究，机械设计，2002．7
[31] 张发军，无心磨削中托板角度德分析，轴承，1997
[32] 陈新中，面向对象德知识表示方法研究，西安矿业学院学报，1999．12
[33] Ian McCarthya, Michalis Menicou, A classification schema of manufacturing decisions for the GRAI enterprise modelling technique, Computers in Industry, 2001.10
[34] 王细洋，工艺知识管理系统的设计，计算机辅助设计与制造，1998．4
[35] Thomas Olsson, Per Runeson, V-GQM:A Feed-Back Approach to Validation ofa GQM study, Mechanical Science and Technology,1999.5
[36] T. Warren Liao, Classi cation and coding approaches to part family formation under a fuzzy environment Fuzzy Sets and Systems,2001
[37] Krzysztof Gajos, A Knowledge-Based Resource Management System For The Intelligent Room, Master Degree Dissertation at the Massachusetts Institute of Technology,2000.11
[38] 章易程，基于零件-设备特征匹配的CAPP系统中的信息描述，机械设计，2000．12
[39] 张涛，杨志雄，基于Intranet/Internet的企业资源挂历系统，机电工程，2001．4
[40] Voiker Haarslev and Ralf M¨ oiler, Description of the RACER System and its Applications, 2002.5
[41] Volker Haarslev and Ralf M¨oller, RACER User's Guide and Reference Manual,2003.7
[42] 张芳霁，基于知识的保质设计专家系统的研究，浙江大学博士学位论文，2000
[43] 吴建林，基于知识的质量功能配置系统的研究，浙江大学硕士学位论文，2000
[44] 王彦，基于特征和资源约束的CAD／CAPP集成，广东工业大学硕士学位论文，2000
[45] 周凡，机械制造工艺资源分布式信息管理系统研究，四川大学硕士学位论文，2001．4
[46] 诸兴华主编，磨削原理，机械工业出版社，1986
[47] 孟少龙主编，机械加工工艺手册(第二卷)，机械工业出版社，1991
[48] 李书田，异构环境中基于特征关系的产品建模方法研究，计算机工程与应用，2001
[49] protégé user guide, protégé.Stanford.edu.cn
[50] 张云涛，CMS／EDBMS中复杂对象的建模和管理，计算机辅助设计与图形学学报，1998．9
[51] D.W. Embley, D.M. Campbell, Y.S. Jiang, S.W. Liddle, D.W. Lonsdale, Y.K. Ng, R.D. Smith, Conceptual-modelbased data extraction from multiple-record Web pages, Data and Knowledge Engineering 31 (3) (1999) 227-251.
[52] M.F. Lopez, A. Gomez-Perez, J.P. Sierra, A.P. Sierra, Building a chemical ontology using methontology and the ontology design environment, IEEE Intelligent Systems and Their Applications I4 (1) (1999) 37-45.
[53] V.C. Storey, Understanding and representing relationship semantics in database design, Proceeding of the 5th International Conference on Applications of Natural Language to Information Systems (NLDB' 00), Versailles,France, June, 2000.
[54] 黄容杰，磨削表面粗糙度的建模和预断，精密制造与自动化，2003．3
[55] 母德强，砂轮不平衡量对磨削表面粗糙度影响的研究，吉林工学院学报，1994．4
[56] 李延峰，套圈烧伤分析与预防措施，轴承，2001．3
[57] 林述温，磨削轴承内圈沟道的工艺参数对圆度的影响规律，制造技术与机床，2002．3
[58] 李春书，产品装配特征的分类与表达技术的研究，机械科学与技术，2000．9
[59] 郑清春，基于特征映射的CAD／CAPP集成技术研究，天津理工学院学报，2001．7
[60] Bronsvoort W F, Jansen F W, Feature Modeling and Conversion Key Concepts to Concurrent Engineering, Computer in Industry, 1993,21: 61-68
[61] 陈永亮，基于MDTAPI箱体零件加工特征识别和工艺知识表达，组合机床与自动化加工技术，1999，307(9)：29—31
[62] 马莎，特征信息建模及特征映射技术的研究，计算机辅助工程，1994．12
[63] 李祥生，基于对象的类语义网络知识表示，计算机工程，1998．10
[64] 莫建中，基于语义网络模型的面向装配的设计研究，上海交通大学学报，1997．3
[65] 钟萃相，用面向对象的方法实现层次分类模型，计算机与现代化，1997．3
[66] 田盛丰，人工智能原理与应用，北京理工大学出版社，1990
[67] 杨步子，基于知识的诊断推理，清华大学出版社，广西科学技术出版社，1994
[68] 王华栋，基于O-O方法的CAPP系统制造资源结构建模，制造业自动化，2003—8
[69] OWEN R F. Object-oriented design for manufacture[J]. Journal of Intelligent Manufacture, 1994(5): 1-11
[70] 王华栋，面向对象的CAPP系统信息模型研究，航空工业技术，1998(5)：6—7
[71] 王华栋，面向对象的制造资源分类与生产规划调度模型研究，现代设计技术，2002．4
[72] 宋玉银，基于STEP的制造资源能力建模及其应用研究，计算机集成制造系统，1999．8
[73] Liu Chengying, Wang Xiankui, He Yuchen, Research on manufacture resource modeling based on the O-O method, Journal of Materials Processing Technology 139(2003) 40-43
[74] 刘勇，江平宇，基于Web的远程制造资源建模及其实现框架，系统仿真学报，2002．10
[75] 杨金福，张曙，独立制造岛模式与微型轴承生产．《先进制造技术》，第23卷第1期，2001．1
[76] 周福章主编，滚动轴承制造工艺学[M】，西北工业大学出版社，1993
[77] [美]Robert Reinstein等著，鲍泓，尉林明等译，《Windows NT维护与配置使用大全》，机械工业出版社，1998．7
[78] 鲍雨梅．往复压缩机故障诊断专家系统知识库的构建．压缩机技术．2003．1
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |