知识工程在CAD中的应用VIP免费

知识工程在CAD中的应用赵利陈志英（北京航空航天大学能源与动力工程学院航空推进系北京100083）摘要：知识工程与CAD技术的结合已成为先进制造与自动化技术研究的热点。UG/KF是介于CAD技术和知识工程KBE技术之间新出现的边缘技术。本文用UG/KF为工具开发了航空发动机敷管系统，并给出了实例验证了该方法的实用性和操纵性。关键词：知识工程知识融合管路敷设中图分类号：V233.2+4文献标示码：ATheApplicationofKnowledge-basedEngineeringinCADZhaoLi,ChenZhi-ying(SchoolofJetPropulsion,BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Beijing,100083,China)Abstract:Nowadays,thecombinationofknowledge-basedengineering(KBE)andCADisafocusedproblemonthefiledofadvancedmanufacturing.UG/KFisanewtechnologybetweenCADandKBE.ThispaperdevelopsthePipingSystemofaeroenginewithUG/KF,andgivesanexampletoverifyitspracticalityandusability.Keywords:knowledge-basedengineeringknowledgefusionpipe-laying1．引言参数化设计方法是CAD系统所采用的关键技术之一,能否实现参数化已成为评价CAD系统优劣的重要技术指标。目前,商用CAD软件多采用特征参数化设计方法,通过零件族等方式来参数化特征的形状与尺寸,同时影响与之发生联系的特征,从而得到不同的零件模型。但是,参数化技术要求全约束,约束方程的建立和求解依赖特征构建的顺序,参数求解只能顺序求解,这样导致零部件不能随心所欲地构建和拆卸;此外,对于复杂零件,参数化所需的某些尺寸与约束可能暂时难以确定,工程参数如质量、载荷、力等设计参数也不能直接约束管理,给工程实际应用中带来很大的局限性。因此,在参数化方法的基础上,提出了变量化设计方法。变量化设计方法允许在欠约束的条件下进行几何设计,且不需考虑约束设置的顺序,具有更好的灵活性和自由度;而且参数通过联立求解几何约束和工程约束方程组来获得,因而功能更为强大。但是,变量化设计方法往往涉及到大型非线性方程组的求解,其求解的效率和稳定性不如参数化设计。以几何模型为主的CAD系统无法将工程领域的设计原理、工程知识、同类设计及专家经验等融入几何模型中去。因此,无法实现领域知识的重复利用，设计工程师仍需进行大量的重复性设计工作，无法集中精力和时间进行创新工作。通过对参数化和变量化设计方法的研究,将知识工程的概念引入航空发动机管路敷设的参数化设计中,运用知识工程强大的工程处理能力,实现对管路特征参数的知识驱动,并结合特征造型理论与工程数据库技术,从而实现管路的智能参数化设计。2．知识工程KBE技术知识工程是一种存储并处理与产品模型有关的知识，且基于产品模型的计算机软件系统。其技术内涵可总结为：①知识工程是关于设计、制造等的处理过程；②知识工程是领域专家知识的总结和集成的过程；③知识工程是CAD/CAM/CAE技术与AI技术的综合与集成过程。从本质看，知识工程的目的是“技术再利用”，即将知识创造性地应用到一个工业产品的设计开发及生产制造过程中，充份利用各种实践经验、专家知识及其有关的信息，产生以知识驱动为基础的工程设计新思路。这些“知识”可能以很多种形式存在，如：①电子计算表格(Spreadsheets)；②手册；③工程计算公式；④专用软件；⑤设计人员的主观判断和经验。知识工程的意图是构建工程自动化系统。当解决方案需要产品配置(Configuration)、工程演算(Engineering)、几何模型构建(Geometry)三方面组合起来时，知识工程就是最有效的方案。在知识工程中，知识是驱动力，几何模型构建是由产品配置和工程演算规则驱动的。3.KBE与其它设计系统的比较2.1KBE与CAD系统的比较当前KBE系统与通用CAD系统的差别主要集中在领域知识的运用上。传统CAD系统的对象是纯粹的几何实体，对其进行建模和几何处理，对象之间的关系也只是几何体之间的装配关系。而KBE的知识可以随时更新、补充和维护，并能够把CAD系统中的几何模型引入KBE系统中作为产品对象，进行参数传递。因此，KBE优越于CAD就在于它能够将成熟的设计经验直接固化于系统中，从而使设计师把更多的精力放在产品设计上，而非几何模型的处理上。图1说明传统...