基于实例推理的机床专用夹具虚拟装配技术

　　0　引　言

　　机床专用夹具在机械加工中占有很重要的地位,它具有专有性,但是从机床专用夹具的结构上进行分析可以发现:机床夹具都是拼装结构,即机床专用夹具是由一些基本结构构成的,而这些基本结构都具有相对固定的结构形式,比如定位装置有定位销、V形块等;夹紧装置有螺旋夹紧机构、斜楔夹紧机构、定心夹紧机构等。把这些基本的零件、机构等信息建立在数据库中,根据加工零件的信息,选择设计该夹具所需基本零件和机构,通过设计计算来确定各部分的具体尺寸,由软件生成所需夹具零件图、装配图等技术资料,然后进行机床夹具零件的虚拟装配,从中找出设计中存在的问题,对机床夹具零件设计进行必要的修改,最终完成机床夹具的设计。在机床专用夹具设计过程中,同类问题在不同的时间或者地点往往会重复出现,所以以往的机床夹具设计实例值得保存,可用于新的机床专用夹具设计时借鉴,通过修改以完成机床夹具设计过程[1-2]。

　　机床专用夹具虚拟装配设计技术主要研究机床夹具设计的规律性和重现性,通过研究机床夹具专家在解决以往类似问题时使用的有效夹具设计方法,为以后遇到类似问题时提供参考,并在原来的基础上进行实例修改以完成机床专用夹具设计,减少机床夹具设计时间,提高机床夹具设计效率[3-4]。

　　本研究主要介绍基于实例推理的机床专用夹具虚拟装配技术。

　　1　实例推理原理

　　基于实例的推理(CBR)是人工智能发展过程中涌现出来的一种推理模式,区别于基于规则推理(RBR)和基于模型推理(MBR)。传统的推理观点是把推理理解为前因后果链演绎出结论的一个过程。基于实例的推理方法则与之有较大的差异,它是在基于事物的相似性和规律性上发展起来的一种全新的推理模式,其基本的思想是将求解具体问题的条件、方法和结果以实例的形式存储起来,在求解新问题时,从中找出最接近当前问题的实例,并对其进行调整,达到设计要求。它的推理流程如图1所示。

　　由图1可见,一个基于实例的推理系统一般由实例库、实例检索、实例修正和实例存储这4个主要模块组成,实例库中一般存放了过去求解成功的一组实例,根据问题的描述,实例检索从实例库中查找一个与当前问题相匹配的实例,如果该实例满足问题描述中的要求,则作为结果输出,否则,启动实例修正模块对检索出的实例进行修改,直到满足问题描述的要求,形成新实例(也可能失败),将新的实例存储到实例库中,以备将来使用。

　　2　基于实例推理的检索与推理机制

　　在基于实例的推理系统中实例检索是非常重要的环节,根据新的设计要求从已有实例中检索出最佳实例作为新设计方案的模板。检索需要达到两个目标:检索出的实例尽可能少;且与新的问题求解有最大的相似性。实例库的索引机制是组成基于实例的推理系统的核心模块之一,提供了一种对实例库中特定实例进行搜索的有效机制,以便在搜索算法中能够快速地找出符合需要的实例或者实例集。一个实例库的索引就是实例库中重要关键信息的索引集合,一个实例的索引可以在实例中将它与其他实例区别开来,以便为实例检索算法提供检索输入信息。