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UGNX高級

知識工程在UGNX中的運用

時間:2015-04-01 21:59:20   作者:   來源:   閱讀:3742   評論:0

摘要:CAD技術發展迅速, 但是以幾何模型為主的CAD系統(主要是UG)無法將理論與模型設計有機結合在一起。在設計時,仍需大量的工作。目前, KBE( Knowledge Based Engineering, 基于知識工程)與CAD 技術的結合已成為先進制造與自動化技術的發展趨勢,b且可以很好地解決這個問題。本文通過對知識工程在UGNX各個方面中運用的剖析,展示出這種方式的優點和其可取之處,證明了其可行性。

關鍵詞:知識工程;UGNX ;運用
The Application of Knowledge Engineering on UGNX
Abstract:The CAD technology is developing rapidly, but those CAD system (mainly UG) which based on geometric model cannot make theory and model design in combination. In the design, it still needs a lot of work. At present, KBE (Knowledge Based Engineering, based on Knowledge Engineering) and the combination of CAD technology has become the advanced manufacturing and automation technology development trends, and can be a very good solution to this problem. According to the analysis of the knowledge engineering in various aspects of the UGNX application, showing the advantage of the method and its merits, it proved its feasibility.
Key Words:Knowledge Based Engineering; UGNX; Application
0   引言
    目前CAD 技術發展迅猛, 但是以幾何模型為主的CAD系統無法將領域設計原理和知識、同類設計以及專家經驗等融入到幾何模型中去, 因此無法實現知識型資源的重用[1]。 現代CAD系統的功能包括:設計組件重用(Reuse of design components)、簡易的設計修改和版本控制功能(Ease of design modification and versioning)、設計的標準組件的自動產生(Automatic generation of standard components of the design)、設計是否滿足要求和實際規則的檢驗(Validation/verification of designs against specifications and design rules)、無需建立物理原型的設計模擬(Simulation of designs without building a physical prototype)、裝配件(一堆零件或者其它裝配件)的自動設計、工程文檔的輸出,例如制造圖紙,材料明細表(Bill of Materials)、設計到生產設備的直接輸出、到快速原型或快速制造工業原型的機器的直接輸出。目前,這個問題限制著CAD技術的發展,而UGNX又是CAD中主要的一種,所受影響更大,KBE( Know ledge Based Engineering, 基于知識工程)技術是解決這一問題最有效的方案。KBE 系統為解決傳統CAD 系統存在的問題提出了方案, 如設計原理的體現、約束是否沖突如何在設計階段進行產品估價、設計制造是否可行以及設計的最終產品是否符合外觀要求等, 同時提供優化方案[2]。
1 知識工程
    知識工程(Knowledge Based Engineering)這個術語最早由美國人工智能專家E.A.費根鮑姆提出。由于在建立專家系統時所要處理的主要是專家的或書本上的知識,正像在數據處理中數據是處理對象一樣,所以它又稱知識處理學。其研究內容主要包括知識的獲取、知識的表示以及知識的運用和處理等三大方面。KBE 為知識工程在各個領域中的應用, 它能夠自動地誘導產品設計人員進行產品的設計活動, 如規劃、造型、評價等, 并尋求記錄不同類型知識, 這些知識用來策劃、設計和完成一種產品、項目或工程。它是人工智能技術(包括知識庫、知識規汀⒙嘸推理等)與CAx系統的有機結合, 知識的獲取、積累、融合、交流、共享、應用和提高是其最基本也是最重要的功能, 它是創新設計和產品開發的基礎[3]。
2 知識工程在UGNX中的運用
    UGNX 作鴕桓鯟AD /CAM /CAE 的集成軟件, 致力于從概念設計到工程分析、工程圖紙生成、數控代碼生成及加工的整個產品開發過程。
2.1 知識工程在UGNX建模中的運用
     在UGNX 中,建模最重要的是參數化。模型如果沒有參數化,那么修改其中一個數據有可能將會導致這個模型變為廢品,所以,參數化在UGNX中占有很重要的地位,不可忽視。所謂的參數化設計就是采用預定義的辦法來建立圖形的幾何約束集,其基本思想是用約束參數來表達產品模型的形狀結構特征,通過對產品零件模畏治觶從中提取一些主要的定形、定位和裝配尺寸作為用戶定義的自變量,修改這些自變量的同時進行一些簡單的公式計算并變動其他相關尺寸,從而可以創建出一系列形狀相似的產品零件模型[4]。表達式的應用是實現參數化設計的最基本途徑。在UGNX中進行建立特征、定位特征以及標注草圖等操作時,都需要進行參數化的設計,這樣可以保證數據的準確性。在裝配中,裝配結構的零件之間的形狀和尺寸相互配合,因此零件之間配合部位的尺寸存在一定函數關系的關聯性。在基于UG 裝配結構的上下文參數化設計和編輯過程中,需要保證具有尺寸關聯的零件之間尺甑囊恢灤裕當一個零件的幾何尺寸參數變更后,相關零件的幾何尺寸參數若能自動適應,便可以提高設計的效能,避免因疏忽造成的失誤。對此,可以通過零件之間的關聯表達式(Inter-Part Expression)將裝配中的零件之間的幾何尺寸參數通過表達式相互關聯,達到自適應變更的目的。參數化建模允許建立單一零件內相關的關系,WAVE 則允許擴展這種概念去建立在不同部件中幾何體間的相關關系。WAVE 逐步改進和完善參數化建模技術,克服了單一表達式參數化設計的缺陷。它將傳統的參數化建模技術提高到了系統與產品設計的水平。如果沒有知識工程,這R簿筒換崾迪幀?杉,知識工程在UGNX占有重要作用。
2.2 知識工程在UGNX二次開發中的運用
    隨著CAx應用領域的不斷擴大和應用水平的不斷提高,用戶需求與CAx系統規模之間的矛盾日益增加,沒有一個CAx系統能M耆滿足用戶的各種需求。UG 作為一個CAD /CAM /CAE 的集成軟件, 致力于從概念設計到工程分析、工程圖紙生成、數控代碼生成及加工的整個產品開發過程。UG 提供了知識驅動自動化( Know ledge D riven Automat ion)解決方案, 將KBE 系統與CAx軟O低懲耆集成。KDA 是一個能夠記錄重復使用工程知識并用來驅動建立選擇和裝配相應的幾何模型的系統。這套解決方案包括UG /KF( Know ledge Fusion, 知識熔接)和一系列過程向導[7]。知識熔接技術是介于CAD 技術和知識工程(KBE)技術之間的邊緣技術,融合了傳統的以計算機三維幾何模型為核心的CAD 技術和傳統的知識工程技術。設計人員可以通過該技術直接將產品知識構建在產品模型中,為知識驅動模型提供了一個橋梁,使產品的數字模型提高到一個新的水平。知識熔接(KF) 模塊可以通過ug_spreadsheet類和ug_odbc_database、ug_odbc_recordset類訪問電子表格與任意ODBC數據源,為產品設計者獲得和操縱工程規則、設計意圖提供了一套強有力的工具.這個技術極大豐富了UGNX的功能,讓知識工程的能量得到了完美的詮釋。下面我為大家提供一個實例,具體程序如下:
    UF_FEATURE_SIGN sign = UF_NULLSIGN;
    double origin [ 3 ] = {300,300,0};
    char * height = "80";
    char * diam [ 2 ] = {"120","50"};
    double direction [ 3 ] = {0,0,1};
    tag_t  cone_obj_id  = NULL_TAG;
    UF_MODL_create_cone1(sign,origin,height,diam,direction,&cone_obj_id);
    然后運用UGNX打開dll文件,得到下列模型:
圖1
    這樣,我們可以做出好多代碼存儲起來,利用UGNX的二次開發與數據庫或其他東西聯系起來,需要的時候再調出來,這樣,大大縮短了我們制作工件的時間。這樣,知識工程在UGNX二次開發中運用的優越處更加明顯的體現在我們面前。
2.3 知識工程在UGNX的CAD制圖中的運用
    在制圖中,以前的CAD有著制圖不明確、準確性差等缺點。現在的UGNX通過與知識工程的結合,很好的解決了這些問題。圖2說明傳統CAD系統與具有知識融合CAD系統的比較,在傳統的CAD建模系統中, 以人為的工程知識決定模型的幾何尺寸, 對已完成的CAD模型進行設計變更時,無法再次直接將設計階段的工程知識來決定幾何模型尺寸是否滿足工程需求, 其工程知識與CAD模型間有一不可跨越的圍墻。但應用具有知識融合的CAD系統, 其模型幾何尺寸是直接由工程規則所驅動,因此在設計變更階段仍可用“ 知識再利用”來快速完成工[6]。
圖2
    現在,UGNX通過與知識工程結合后,在建模前制造出準確而又具有明顯特征的二維工程圖,不僅使二維工程圖簡便易讀,而且保證了建模的準確度和質量,為建模以后的各個步驟乃至產品的生成打下了堅實的基礎。
3 總結
    實踐表明,KBE 技術使得現代設計中融入了“知識”的思想,利用知識工程在UGNX軟件中各個方面的運用,可以避免大量的重復性勞動,節約了設計者的時間,從而大大提高了產品的設計效率,縮短了產品的開發周期,對企業實現產品的智能化參數化設計和開發,提高產品設計自動化和智能化程度具有現實意義。
參考文獻:
[1]聶寶京,馬強,劉國強. 三維CAD系統參數化設計及實現技術[J]. 設計與制造, 2004( 1): 49- 50.
[2] 丁志強,饒錫新,丁志. 基于知識工程的多軸頭傳動智能CAD設計系統[J]. 機電工程, 2004,21(5): 47- 49.
[3] 徐銳良,任煥梅,魯濤.基于知識工程技術在UG中的應用[J].河南科技大學報,2007,28(3):32-34.
[4] 王明智,楊旭,平海濤.知識工程及專家系統[M].北京:化學工業出版社,2006.
[5] 張進成,李開林. 基于知識工程的UG 二次開發[J].計算機工程與設計,2008.05(9):2390-2391.
[6] 趙利,陳志英.知識工程在CAD中的運用[J].機械制造,2007.06.
[7] Unigraphics Solutions Inc. UG知識熔接技術訓教程[M]. 北京: 清華大學出版社, 2002.

標簽:知識工程  UGNX  
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