基于平面盤形凸輪CAD系統(tǒng)知識庫的構(gòu)建＊

張 星

（福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學院，福建莆田 351254）

基于平面盤形凸輪CAD系統(tǒng)知識庫的構(gòu)建＊

張 星

（福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學院，福建莆田 351254）

凸輪機構(gòu)的設(shè)計是一個多因素、多層次的復雜過程，許多公式非標準化.采用專家知識庫，通過Visual Basic的開發(fā)并結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對知識庫的維護和修改，從而構(gòu)建凸輪機構(gòu)智能設(shè)計系統(tǒng)，方便用戶使用，該系統(tǒng)具有易用性和智能性，也對改善凸輪機構(gòu)的設(shè)計具有現(xiàn)實的意義.

凸輪機構(gòu)；知識庫；設(shè)計；VB；數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建

凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu)，也是一種常見的傳動機構(gòu).改進凸輪機構(gòu)的設(shè)計方法，充分利用計算機技術(shù)，探索出凸輪機構(gòu)的現(xiàn)代化設(shè)計方法，對于提高凸輪精度、縮短設(shè)計與制造周期、提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和系統(tǒng)的柔性等方面均具有一定的實用價值.

知識庫（Knowledge Base）是專家系統(tǒng)的核心，以某種存儲結(jié)構(gòu)存儲專門領(lǐng)域的知識，包括事實和可行的操作與規(guī)則等［1］.知識庫的知識來源于知識獲取系統(tǒng)，同時它又為推理機提供求解問題所需的知識.知識庫的結(jié)構(gòu)形式主要取決于所采用知識的表示方法.在人工智能中采用較多的知識表示方法主要有以下幾種：問題歸約法、謂詞邏輯法、狀態(tài)空間法、灰色理論知識法、產(chǎn)生式規(guī)則法.在目前的專家系統(tǒng)和人工智能中基于產(chǎn)生式規(guī)則法表示知識運用的最為普遍［2］.凸輪機構(gòu)的設(shè)計涉及到一個多因素、多層次的復雜過程，且許多知識不能公式化，同時該機構(gòu)的設(shè)計與設(shè)計者的水平和經(jīng)驗密切相關(guān).凸輪CAD軟件既是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的趨勢，又是改善凸輪機構(gòu)設(shè)計的重要途徑［3］.筆者采用專家知識庫，建立凸輪機構(gòu)智能設(shè)計系統(tǒng)，引導用戶完成對凸輪機構(gòu)的設(shè)計.

1 知識庫構(gòu)建模型

本系統(tǒng)采用產(chǎn)生式規(guī)則來表示知識，該規(guī)則是前因后果式表達模型，如用表達書寫一般為“IFTHEN”的格式，即由兩部分組成，前一部分“IF”稱為條件，如原因、前提或狀態(tài)等，后一部分THEN稱為結(jié)果，如后果、結(jié)論或活動等.具體規(guī)則的格式如下［4］：

各條件之間是“與”的關(guān)系，其規(guī)則的含義：如果凸輪機構(gòu)的工作速度是高速，工作載荷是中載，則從動件運動規(guī)律采用5次項運動規(guī)律.

2 知識庫的推理

推理機又稱為問題求解模塊，是人工智能和專家系統(tǒng)中利用已有的知識庫實現(xiàn)推理求解的部件，它是核心部分.推理的過程實質(zhì)就是一個問題求解過程，也是一個思維的過程.問題求解的質(zhì)量與效率依賴于求解問題策略，即推理的控制策略.推理策略用于確定推理的驅(qū)動方式，常見的有正向、混合、逆向及雙向推理等4種［5］.本系統(tǒng)采用的是正向推理，又稱為事實驅(qū)動方式，它是由己知事實作為前提，在知識庫中找出當前可匹配的知識，如果規(guī)則的條件與已知事實匹配成功，則將成功的規(guī)則顯示出來，如果匹配不成功，則將提取下一條知識進行匹配，直至求得所要求的規(guī)則或者知識庫再無可用知識為止.推理算法如圖1所示.

圖1 推理算法示意圖

3 知識庫的創(chuàng)建與訪問

本系統(tǒng)選用Access數(shù)據(jù)庫，通過Access建立和維護各個表，如圖2所示.并通過Visual Basic的開發(fā)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的維護和修改，在符合各條件的前提下，得到如圖3所示的結(jié)論，方便設(shè)計凸輪時引用.Visual Basic提供了多種數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，其中ADO作為一個新型的對象模型和OLE DB面向?qū)ο蠼涌?，它擴展了DAO和RDO所使用的對象模型，在對象的屬性、方法、參數(shù)、事件上進行了增加，所以ADO的應(yīng)用非常廣泛.［6］

圖2 定義字段結(jié)構(gòu)

圖3 表的相關(guān)內(nèi)容

在程序使用ADO對象之前，必須先引用ADO的對象庫.在VB環(huán)境選擇“工程→引用”命令，如圖4所示，其連接屬性對話框如圖5所示.

圖4 ADO對象引用對話框

圖5 連接屬性對話框

具體實現(xiàn)代碼如下：

知識庫管理綜合界面如圖6所示，在圖6所示的界面中，建立知識庫的維護系統(tǒng).通過【知識庫管理】可以實現(xiàn)對知識的添加、修改、刪除等操作.通過【知識庫規(guī)則】可以瀏覽所存儲的所有規(guī)則，方便用戶操作.

圖6 知識庫管理綜合界面

4 知識庫的管理與實例

知識庫的管理與維護，可以由以下代碼實現(xiàn)：

基于以上的知識庫的建立與管理，當輸入相關(guān)數(shù)據(jù)后，在圖7中，選擇【智能設(shè)計】，并單擊【下一步】，在彈出的如圖8所示的載荷、速度類型選擇對話框中，選擇【中速】、【中載】.系統(tǒng)經(jīng)過推理后得到如下3條從動件的運動規(guī)律供用戶選擇，如圖9所示.

在激活的規(guī)則對話框中，選擇所需的運動規(guī)律，最后經(jīng)過計算所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)和三維實體如圖10所示.

圖7 綜合類型選擇對話框

圖8 載荷速度類型選擇對話框

圖9 激活規(guī)則顯示對話框

圖10 凸輪機構(gòu)的實體

5 結(jié)語

在VB環(huán)境下結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫構(gòu)建了知識庫及其管理系統(tǒng)，通過對凸輪運動規(guī)則的添加、修改、查詢和刪除等相關(guān)操作，實現(xiàn)了平面盤形凸輪機構(gòu)智能設(shè)計，提高了整個系統(tǒng)的易用性和可用性.

［1］ 陳 平.平面連桿機構(gòu)尺度綜合專家系統(tǒng)［D］.西安：西安理工大學，2001.

［2］ 謝靈杰.高爐鐵水硅含量預測中的直接經(jīng)驗和間接經(jīng)驗［D］.重慶：重慶大學，2003.

［3］ 張 星.基于VB6.0平面盤形凸輪機構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究［J］.鹽城工學院學報：自然科學版，2013（1）：29－32.

［4］ 張 淳，付 鐵，劉昌祺.平面凸輪機構(gòu)CAD系統(tǒng)的研究與開發(fā)［J］.機械設(shè)計與制造，2000，5（10）：12－13.

［5］ 祝榮欣，喬金友，王福林.農(nóng)業(yè)機械化專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與問題［J］.東北農(nóng)業(yè)大學學報，2007（12）：52－55.

［6］ 劉炳文.Visual Basic程序設(shè)計教程［M］.北京：清華大學出版社，2003.

（責任編輯 陳炳權(quán)）

Construction Based on CAD System Knowledge Base of Planner Disc Cam

ZHANG Xing

（Meizhouwan Vocational Technology College，Putian 351254，China）

The design of cam mechanism is a complicated process which contains multi－factors and multi－levels，and many of the formulas can not be standardized.Combined with the development of Visual Basic and Access database，this system uses the expert knowledge base to maintain and modify the knowledge base to build the cam mechanism of intelligent design system.This system not only makes it convenient for users to operate，embodying the system＇s usability and intelligence，but also has practical significance for improving the design of cam mechanism.

cam mechanism；knowledge base；design；VB；database construction

TP391.13

A

10.3969／j.issn.1007－2985.2013.05.011

1007－2985（2013）05－0045－04

2013－05－20

張 星（1980－），男，福建仙游人，福建湄洲灣職業(yè)技術(shù)學院講師，碩士，主要從事機械設(shè)計研究.