基于本體的特征知識庫研究

摘要：使用特征類、特征對象來對零件特征進行表示，從而建立起一種新的概念化特征知識庫。

關鍵詞：領域本體 特征知識庫 特征技術

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1002－2422(2008)03－0093－02

1 本體和領域本體

1.1本體

本體(Ontology)是共享概念模型明確的形式化規范說明。本體可以分為4種類型：領域本體(Domain Ontology)、通用本體(Generic Ontology)、應用本體(Application On－tology)和表示本體(Representational Ontology)。

1.2領域本體

領域本體(Domain-Specific Ontology)是對學科概念的一種描述，描述了學科中的概念、概念的屬性、概念間的關系以及屬性和關系的約束。

領域本體形式化描述為：OM={O，C，R，S}，O表示本體集，C表示概念集，R表示關系集，S表示規則集。概念網模型形式化描述為：CM={0，C，AIBIP，R，S}，O表示本體，C表示概念集，AIBIP表示屬性集或方法集或性質集，R表示關系集，s表示約束規則集。

領域本體的表示形式采用框架表示。領域本體框架結構是由字符串Defontology后跟<概念>本體、一對花括號組成。本體框架內容是概念的屬性、關系和約束規則。概念的屬性可以是多個，屬性取值約束條件是對屬性含義的約束，如時間、范圍等，是可選項。概念的關系也可以是多個，約束規則是對概念的屬性、關系的細節性約束。注釋也是可選項。領域本體框架結構如下：Defontology<概念>本體{屬性：屬性名1

：屬性取值約束條件

：注釋屬性：屬性名1

：屬性取值約束條件

：注釋關系：關系名1

：關系性質

：注釋關系：關系名2

：關系性質

：注釋約束規則1：約束規則2：}

2 特征概念本體

2.1特征概念本體

為在知識庫中描述特征，需要對特征進行關系描述。特征類是關于特征的描述，特征對象是特征類的一個實例。

特征類之間、特征對象之間、特征類與特征對象之間有如下幾種關系：

2.1.1 Instance－of實例關系

Instance－of實例關系：特征對象e與所屬的特征類c的關系。記作I(e，C)。實例關系反映不同邏輯層次上特征實體概念之間的連接，沒有自反性、對稱性和傳遞性。

推理規則：①性質繼承：I(e，C)HasProperty(C，P)→HasProperty(e，P)；②屬性繼承：I(e，c)HasAttribute(c，A)→HasAttribute(e，A)：③行為繼承：I(e，C)HasBehav－ior(C，B)→HasBehavior(e，B)。

2.1.2 Connected鄰接關系

Connected鄰接關系：形狀特征之間的空間相互位置的關系。記作c(e1，e2)。鄰接關系反映特征實體之間的相互關系，沒有自反性、對稱性和傳遞性。

推理規則：①性質繼承：C(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)；②屬性繼承：c(e1，e2)HasAttribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)；③行為繼承：C(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)。

2.1.3 Refers引用關系

Refers引用關系：作為關聯屬性的特征類相互引用的關系。當特征e1引用特征e2時，記作R(e1，e2)。引用關系反映不同邏輯層上特征概念、特征概念從屬之間的依賴關系，不具有自反性和對稱性，但具有傳遞性。

推理規則：①性質繼承：R(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)；②屬性繼承：R(e1，e2)HasAt-tribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)：③行為繼承：R(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)；④傳遞性：R(e1，e2)R(e2，e3)→R(e1，e3)。

2.1.4 Subordinated從屬關系

Subordinated從屬關系：描述特征問的附屬聯系。當特征e1從屬于特征e2時，記作S(e1，e2)。從屬關系反映特征概念實體之間的組成關系，不具有自反性和對稱性，但具有傳遞性。

推理規則：①性質繼承：S(e1，e2)HasProperty(e2，P)→HasProperty(e1，P)：②屬性繼承：s(e1，e2)HasAttribute(e2，A)→HasAttribute(e1，A)；③行為繼承：S(e1，e2)HasBehavior(e2，B)→HasBehavior(e1，B)；④傳遞性：S(e1，e2)S(e2，e3)→S(e1，e3)。

2.2建立特征概念本體

螺紋是各種機械聯接中最常用零件，許多精密部件和運動機構多需通過它聯接和固定。考察米字錐螺紋、圓柱管螺紋和55圓錐管螺紋，發現每種螺紋都是從聯接方式、特征術語、特征參數及特征要求等概念來描述。分析這些知識后，建立了有關螺紋陣列的本體，即螺紋本體、螺紋牙本體、螺紋孔本體、螺紋孔陣列本體、螺紋精度本體、螺紋量規檢驗標準本體等。由于螺紋孔按特定要求進行布置組成螺紋孔陣列，因此，螺紋孔本體是從屬于螺紋孔陣列本體。

螺紋孔陣列本體的描述形式為：Defontology<螺紋孔陣列>本體{屬性：螺紋聯接

：注釋利用被聯接工件本身的螺紋直接進行聯接屬性：螺釘聯接

：注釋利用聯接零件(螺釘、螺栓、螺母和墊圈等)把被聯接零件接合在一起屬性：形狀名

：注釋外觀基本的形狀，如螺紋孔的基本形狀是孔屬性：螺紋孔

：注釋螺紋孔陣列的組成，如螺紋孔陣列由螺紋孔組成屬性：螺紋數

：注釋螺紋孔陣列的螺紋數，如一個螺紋的螺紋孔陣列屬性：數量

：注釋螺紋孔數量屬性：排列方式

：注釋螺紋孔排列方式，如直線排列、沿圓周排列關系：鄰接

：注釋螺紋孔之間的空間相互位置關系關系：引用

：注釋螺紋孔陣列布置要根據工件的精度特征和形狀特征關系：從屬

：注釋螺紋孔是螺紋孔陣列的組成部分約束規則1：圓周排列時螺紋孔數量≥3}

本體的實現文檔可以足XML Schema知識文檔，為了能夠把真正的語義加入XML文檔。可以通過XML Schema的定義把本體中的概念和概念間的關系映射為XML元素，這樣就真正形成了XML文檔同本體的關聯。

3 結束語

以零件特征為基礎，并以本體作為知識共享的載體，將制造業中復雜分散的知識組織起來，建立一種概念化特征知識庫。實現了零件分類知識的重用和共享。