一种基于知识工程的自适应船舶型材端切模型建立方法与流程

1.本发明涉及船舶数字化设计技术，尤其涉及一种基于知识工程的自适应船舶型材端切模型建立方法。


背景技术：

2.型材端切是船舶常用的一种型材端部处理方法，主要用于扁钢、球扁钢以、t型材以及角钢的端部，在船舶三维设计过程中，端切作为型材的典型特征之一，几乎覆盖了绝大部分型材模型。型材的端切常规处理方式有两种，一种是参数表驱动，其工作原理是先将型材的每个轮廓进行特殊标记，通过固定参数控制指定位置的长度和角度，然后通过基本元素还原端切的基本样式。第二种方法是利用参数化方法，按照端切的基本样式直接完成负实体的建模。以上无论哪一种方法，在创建端切时都需要人为判断其类型和对应的参数值，由于型材端切的特征在全船建模特征中占比较大，工作量也相对巨大，即不利于建模的便捷性，也不利于建模的准确性。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于知识工程的自适应船舶型材端切模型建立方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于知识工程的自适应船舶型材端切模型建立方法，包括以下步骤：
5.1)建立端切基本类型库；
6.根据型材类型和端切样式获得端切的基本类型；
7.根据端切的设计要求，不同规格的型材，将每一个端切类型分为不同的子类，对端切类型的子类进行编码；
8.2)根据端切的基本类型，建立每种类型的端切设计通用模板；
9.2.1)对每种类型的端切设计通用模板，创建端切的负实体模型；
10.以型材的轮廓面以及相应的基本参数作为输入，所述基本参数包括：型材的高度、宽度、圆弧半径，通过基础的体素建模方法结合参数化建模方法完成基本的轮廓定义；
11.2.2)对端切类型通用模板的子类进行参数赋值；
12.利用知识工程规则对目标型材的规格进行判断，根据设计需求，对该端切类型通用模板的子类进行参数赋值，达到每一组参数对应一个通用模板的子类；
13.3)利用知识工程规则对端切模型进行参数赋值；
14.根据型材类型、规格以及限制条件的位置关系，创建型材端切过滤表；
15.通过知识工程语言获取型材的代号与编码，进行端切过滤表匹配，确定目标型材的类型与规格；
16.获取型材的端部限制条件，通过限制条件的类型与位置关系确定型材的基本端切样式；
17.根据获取的型材类型、规格以及限制条件的位置关系，即可定位到确定端切的参数值以及端切子类；
18.4)端切模型的入库及调用
19.使用目录功能将创建完端切的模板进行入库管理，将端切模板进行分类管理，支持关键字定义及检索，按输入条件调用；端切模型的调用，则通过端切命令同时访问指定目录库以及端切过滤表，通过匹配相应的过滤条件从而调用参考模型。
20.本发明产生的有益效果是：
21.1.本发明提出一种正向的，符合设计逻辑的，可以自动适配型材规格的端切定义方法，该方法由型材的类型与规格以及端切限制条件作为输入，由知识工程作为驱动，不仅简化了端切的建模步骤，适配性更强，同时也避免因手动选择带来的错误。
22.2.相比较于传统的建模逻辑用结果去匹配设计过程，极大的限制了设计习惯和设计思路，本方法从设计规则出发，匹配设计逻辑，具备自适应特点，从而提高设计效率。
附图说明
23.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
24.图1是本发明实施例的方法流程图；
25.图2是本发明实施例的角钢的fs型端切示意图；
26.图3是本发明实施例的角钢的s型端切负实体模型示意图。
具体实施方式
27.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.如图1所示，一种基于知识工程的自适应船舶型材端切模型建立方法，包括以下步骤：
29.1)建立端切基本类型库；
30.根据型材类型和端切样式获得端切的基本类型；
31.常用型材类型主要有扁钢、球扁钢、角钢以及t型材，常用的端切样式有s型、f型、w型、ss型以及fs型，以上型材类型和端切样式相互组成端切的基本类型，如表1所示；
32.表1端切的基本分类及编码
[0033][0034]
根据不同规格的型材端切设计要求，将每一个端切类型分为不同的子类，对端切类型的子类进行编码；
[0035]
型材的规格一般以高度作为区分，例如，不同高度的角钢其厚度也不尽相同，包括球扁钢与t型材，均以高度参数作为型材规格的区分参数。
[0036]
以角钢的fs型端切为例，其基本样式见图2。角钢端切的基础编码为45，根据端切的设计要求，不同高度的角钢其腹板的r孔规格不一致，针对每个要求，进行详细的编码，如表2所示。
[0037]
表2角钢的端切分类及编码
[0038][0039]
2)根据端切的基本类型，建立每种类型的端切设计通用模板；
[0040]
2.1)对每种类型的端切设计通用模板，创建端切的负实体模型；
[0041]
如图3，以型材的轮廓面以及相应的基本参数作为输入，所述基本参数包括：型材的高度、宽度、圆弧半径，通过基础的体素建模方法结合参数化建模方法完成基本的轮廓定义，获得端切的负实体模型；
[0042]
2.2)对端切类型通用模板的子类进行参数赋值；
[0043]
利用包含设计规则的知识工程规则对目标型材的规格进行判断，根据设计需求，对该端切类型通用模板的子类进行参数赋值，达到每一组参数对应一个通用模板的子类；以解决后端放样的角度与尺寸的转换需求。
[0044]
以角钢的fs型端切为例，当高度值h小于100mm时，其腹板的流水孔采用10x10的切角，并定义其端切编码为4501。当高度值在100到150mm区间内，其腹板的流水孔采用半径25
的圆孔。以此类推完成角钢fs型端切参数的定义。
[0045]
3)建立型材端切过滤表，通过知识工程语言获取型材的代号与编码，进行端切过滤表匹配，确定目标型材的端切类型与规格；
[0046]
同步获取型材的端部限制条件，通过限制条件的类型与位置关系确定型材的基本端切样式；
[0047]
根据获取的型材类型、规格以及限制条件的位置关系，即可快速的定位到确定端切的参数值以及端切子类；
[0048]
当型材规格发生变化时，知识工程语言立即生效，可根据既定的规则自动调整端切的相应参数值从而切换端切的子类。
[0049]
利用知识工程获取型材的编码和端部限制条件，例如获取到型材的编码为l100x60x5,其艏部限制条件为板材，艉部限制条件为空，则根据编码表示目标型材为角钢，其高度为100mm，宽度为60mm，腹板和面板的厚度均为5mm。通过过滤表匹配型材的端切类型为角钢，其艏部端切类型为fs，其艉部端切类型ss。进一步通过角钢的规格100x60x5，可确定其艏部端切类型为4502，其艉部端切类型为4402。同步利用知识工程规则对实例化后的端切模型进行参数赋值。
[0050]
4)端切模型的入库及调用
[0051]
端切模型的入库通常采用目录的库管理模式，将基础端切模板进行分类管理，支持关键字定义及检索，按输入条件调用；端切模型的调用，则通过端切命令同时访问指定目录库以及端切过滤表，通过匹配相应的过滤条件从而调用参考模型。
[0052]
端切入库后，需要对其进行关键字赋值，例如端切模板的关键字可定义为strrsc_endcutreference，后期在调用的时候即可按关键字识别端切参考模型。端切参考模型的调用实际上实例化的一个过程，可通过端切命令同时访问指定端切库与端切过滤表，通过第3步的知识工程规则，对目标型材的规格进行匹配，从而对实例化后的模型进行编码和参数赋值，生成完整的负实体特征。进一步通过端切命令调用布尔算法，将型材模型与端切负实体模型进行布尔相减，得到符合设计需求的含端切特征型材。
[0053]
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。