● 摘要
随着MBE (Model-Based Enterprise)概念与相关技术的成熟,制造业的“全三维化”将成为日后发展的必然趋势,与此同时企业也在不断提高自己对产品设计知识的重视程度。因此,将产品的设计知识与产品的三维模型相结合起来具有重要的研究意义。本文将针对产品设计知识与三维模型的结合过程中的设计知识的特点,以及三维模型本身的组织结构特点,设计出一种基于三维模型的KBE (Knowledge Based Engineering)系统,该系统能够实现三维模型中设计知识的嵌入和浏览。
首先,本文根据设计知识的结构特点以及表现形式,对需要嵌入到产品三维模型中的设计知识进行了相应的分类整理,同时提出了以“知识包-知识项-知识元素”为核心的知识层次嵌套组织方法,并通过XML实现所提出的知识组织结构,从而实现对设计知识的计算机存储与表达。其次,以三维模型的结构为基础,提出了面向设计知识嵌入的三维模型嵌入层次,同时针对每个层次不同的特点,确定了各层次所需要嵌入的知识内容,提出了三维模型与设计知识的关联方法以及可迭代的三维模型设计知识嵌入流程,通过该流程可完成三维模型中设计知识的嵌入。再次,在已嵌入知识的三维模型基础上,提出了三维模型知识的应用方法,特别是在模型检索方面,提出了基于设计意图与模型特征序列相结合的模型检索方法,实现了模型检索中模型的匹配和排序。最后在上述理论和方法的基础上,开发了基于三维模型的KBE原型系统mKnow,并通过相应的实例对该系统的功能进行了说明。
本文的研究成果旨在设计并实现一个基于三维模型的KBE系统,该系统能够将更加丰富的、多形式的产品设计知识嵌入到三维模型之中。从而促进协同设计中设计人员的设计交流,也可以提高设计与制造之间的信息交流能力,促进设计学习效率,加强对既有设计知识的重用。
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