装配工艺知识挖掘方法及装配案例本体的快速构建方法

1.本发明涉及一种装配工艺知识挖掘方法及基于所述装配工艺知识挖掘的装配案例本体的快速构建方法，属于装配工艺技术领域。


背景技术：

2.基于已有装配案例指导新产品的装配工艺设计是装配过程的关键环节。目前新产品的装配工艺设计过分依赖熟练工人的个人经验，对已有装配知识未能进行科学的管理并重用。针对上述问题，为实现新案例装配工艺的快速生成，进而促进装配过程的智能化发展，本体作为一项知识管理、表达工具，被逐渐应用在装配领域。
3.本体构建主要有三种方式，手动，自动和半自动构建。手动构建本体常用的方法有七步法，idef5法，methontology法等；自动构建本体包括bp神经网络，k
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means聚类，深度学习等方法。手动构建的本体可信度高，但十分依赖领域专家，且需耗费大量时间；本体自动构建往往需要大规模的训练语料库，而装配领域样本量少，难以获得较好的训练模型。


技术实现要素：

4.本发明公开的一种装配工艺知识挖掘方法要解决的技术问题为：通过条件随机场(conditional rndom field)crf从装配工艺文本中自动抽取出应用概念和实例及其关系，实现装配工艺知识挖掘，避免过分依赖领域专家提取本体概念及本体概念间的属性关系，从而保证后续本体构建的快速性，提高装配工艺的生成效率，在挖掘过程中利用爬虫技术爬取装配词库并添加新词生成规则生成新词，丰富装配知识挖掘过程中装配领域知识语料库，从而提高知识挖掘准确率，保证装配工艺生成的准确性，进而提高装配工艺生成效率。
5.本发明还公开的一种基于装配工艺知识挖掘方法的装配案例本体的快速构建方法要解决的技术问题是：通过前述装配工艺知识挖掘方法，自动提取装配案例文本中的本体概念和实例及其关系，从而高效率生成准确率高的装配案例数据库，并建立转换规则实现装配案例数据库到装配案例本体的转换，从而丰富已建立的装配案例本体框架，能够解决装配案例本体手动构建效率低、一致性差的技术缺陷，并能够实现产品装配知识有效表达、管理和重用，从而提升装配工艺生成效率。
6.为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
7.本发明公开的一种装配工艺知识挖掘方法，包括如下步骤：
8.步骤1、基于原始装配工艺信息，进行装配信息整理，形成有效装配工艺文本，即知识挖掘的样本数据源。所述装配信息包括工序内容、工步内容、装配要求、零件信息。
9.步骤2、根据步骤1获得的装配工艺文本，对其进行预处理，构建面向装配领域的词库，对装配文本进行分词，利用停用词表进行过滤；
10.其中，构建面向装配领域的词库主要采用如下两种方式：方式一：设定初始装配词集，利用爬虫技术爬取初始装配词集中的每个词的近义词集，并添加到装配词集中，再由新得到的近义词集爬取其近义词集，丰富装配知识挖掘过程中装配领域知识语料库，从而提
高知识挖掘准确率，进而提高装配工艺生成效率；方式二：根据实际案例装配工艺文本，设置适合本任务的新词提取规则，添加新词至装配词库，进一步保证知识挖掘提取的准确性，进而保证装配工艺生成的准确性。
11.步骤3、采用bieo的标注方法进行标注，将数据处理成计算机能处理的格式，即标注数据。其中”b”表示实体的开始，”i”表示实体的中部，”e”表示实体的结束，”o”表示文本中的非实体部分。
12.步骤4、对于步骤3中的标注数据，划分训练集和测试集，基于训练集样本进行条件随机场crf(conditional random field)模型的训练，并对测试集进行测试，crf模型输出标注序列。
13.步骤5、根据步骤4输出的标注序列进行重组，提取出命名实体，即通过条件随机场(conditional random field)crf从装配工艺文本中自动抽取出应用概念和实例及其关系，实现装配工艺知识挖掘，避免过分依赖领域专家提取本体概念及本体概念间的属性关系，从而保证后续本体构建的快速性，提高装配工艺的生成效率。
14.本发明还公开的一种基于装配工艺知识挖掘方法的装配案例本体的快速构建方法，包括所述一种装配工艺知识挖掘方法中的步骤1至步骤5，还包括如下步骤：
15.步骤6、将案例装配本体中概念自顶向下分为顶层概念、领域概念和应用概念，基于本体构建软件平台构建装配领域本体模板框架，所述装配领域本体模板框架包含前两个概念层次，应用概念层面信息的补充在后续步骤7中实现；
16.其中，顶层概念包括四大类：装配抽象类、装配具象类、装配时像类、和装配标记类。装配抽象类描述装配过程中抽象出来的概念，包括装配案例、装配要求、装配尺度；装配具象类描述装配过程中物理世界客观存在的对象的概念，包括装配工具、装配对象、装配对象特征；装配时象类描述具有时间或者序列、顺序含义的概念，包括装配动作、装配过程、装配内容；装配标识类描述在装配情境中需要特别标记的内容，包括装配时间、装配环境；领域概念是针对顶层概念的细化和扩展，在装配类概念下，装配对象分为产品、部件以及零件，产品包含零件、部件，部件包含零件；装配工具类概念下，装配工具分为手动装配工具和自动装配工具；在装配对象特征类下，装配对象特征分为功能需求，接触类型，连接方式，物理属性，其中接触类型包含轴孔接触和面面接触；
17.上述步骤中，“步骤1至步骤5”为装配知识挖掘的实现方法，“步骤6”为装配领域本体模板框架的构建方法，“步骤1至步骤5”与“步骤6”为并列关系；
18.基于本体构建软件平台构建装配领域本体模板框架，作为优选，所述本体构建软件平台选用prot
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软件平台。
19.步骤7、根据步骤5得到的案例本体概念和实例及其关系和步骤6得到的装配领域本体模板框架，在叙词转化为本体语言模块中编写映射转换规则实现装配案例数据库和装配案例本体框架的融合，从而构建装配案例本体，能够解决装配案例本体手动构建效率低、一致性差的技术缺陷，并能够实现产品装配知识有效表达、管理和重用，从而提升装配工艺生成效率。
20.作为优选，编写映射转换规则实现装配工艺案例数据优选prot
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内置cellfie模块实现。
21.有益效果：
22.1、本发明公开的一种装配工艺知识挖掘方法，通过条件随机场(conditional random field)crf从装配工艺文本中自动抽取出应用概念和实例及其关系，实现装配工艺知识挖掘，避免过分依赖领域专家提取本体概念及本体概念间的属性关系，从而保证后续本体构建的快速性，提高装配工艺的生成效率。
23.2、本发明公开的一种装配工艺知识挖掘方法，在挖掘过程中利用爬虫技术爬取装配词库并添加新词生成规则生成新词，丰富装配知识挖掘过程中装配领域知识语料库，从而提高知识挖掘准确率，保证装配工艺生成的准确性，进而提高装配工艺生成效率。
24.3、本发明还公开的一种基于装配工艺知识挖掘方法的装配案例本体的快速构建方法，通过前述装配工艺知识挖掘方法，自动提取装配案例文本中的本体概念和实例及其关系，从而高效率生成准确率高的装配案例数据库，并建立转换规则实现装配案例数据库到装配案例本体的转换，从而丰富已建立的装配案例本体框架，能够解决装配案例本体手动构建效率低、一致性差的技术缺陷，并能够实现产品装配知识有效表达、管理和重用，从而提升装配工艺生成效率。
附图说明
25.附图1为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法的装配案例本体总体构建流程图；
26.附图2为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法的腔靶结构示意图，其中：1
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靶杆、2
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屏蔽片、3
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半腔、4
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标识片、5
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靶丸、6
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诊断环。
27.附图3为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤1中的基础装配工艺文本信息；
28.附图4为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤2和3中的初始装配工艺文本的分词和标注；
29.附图5为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤4中的多分类任务结果混淆矩阵；
30.附图6为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤4中的各标签的精度、召回率和f1值；
31.附图7为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤5中的输出结果重组示意图；
32.附图8为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤6构建的装配领域本体模板框架；
33.附图9为本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法步骤7中的装配案例数据库数据到装配案例本体的映射转换实例；
34.附图10为根据本发明所提供的知识挖掘及装配案例本体快速构建方法，最终得到的腔靶装配案例本体，并在prot
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中可视化。
具体实施方式
35.下面结合附图以及实施例对本发明一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法进行详细描述。
36.实施例1
37.如附图1所示，本实施例公开一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法。
38.腔靶是一类惯性约束聚变靶，是影响惯性约束聚变实验的关键性因素。激光惯性约束聚变(icf)研究中，对于聚变反应堆的材料制备，靶的制备技术起着重要的作用，国际上有能力进行icf研究的国家均把靶的制备研究技术作为一项关键性技术。
39.如附图2所示，本实施例提供一类惯性约束靶—腔靶器件，在半腔3上套有夹持膜，两个带有夹持膜的半腔夹持靶球5在诊断环6内，三者一起装配组成半腔组件，靶杆1端面涂胶，紫外固化固定在半腔组件一侧的半腔上，标识片4端面涂胶，紫外固化固定在半腔组件两侧半腔上，屏蔽2端面涂胶，紫外固化固定在半腔组件两侧端面上。
40.如附图1所示，本发明公开的装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法，具体实现步骤为：
41.步骤1、基于原始装配工艺信息，进行装配信息整理，形成有效装配工艺文本，即知识挖掘的样本数据源。所述装配信息包括工序内容、工步内容、装配要求、零件信息。
42.参见附图3，利用腔靶装配的初始装配工艺信息，提取其中的工序内容、工步内容、装配要求和零件信息构成基础装配工艺文本信息，其中，腔靶装配工艺主要包括四道工序：对接装配，靶杆装配，标识片装配和屏蔽片装配。对接装配过程是将半腔、靶球、诊断环装配成半腔组件，包括诊断环内圈涂胶、半腔套膜工步；靶杆装配是在半腔组件上装配靶杆，包括靶杆端面粘胶、机械手夹持半腔组件工步内容；标识片装配是在半腔组件上装配标识片，包括标识片端面涂胶、机械手取标识片装配工步内容；屏蔽片装配是在半腔组件上装配屏蔽片，包括屏蔽片端面粘胶、机械手取屏蔽片工步内容。
43.步骤2、根据步骤1获得的装配工艺文本，对其进行预处理，构建面向装配领域的词库，对装配文本中的每条语句进行分词。以对接装配过程中的装配工步内容“机械手02取靶球01，并调整靶球01位置。”为例。参见附图4，通过爬虫爬取装配领域近义词库提高初始分词准确率，并对于本任务建立
“‘
名词’+
‘
数字’—>
‘
新名词
’”
的新词生成规则，并将生成的新词添加进词库之后再次进行分词。得到分词结果之后，利用哈工大停用词表进行过滤，除去一些无意义的字词，以减少步骤3中标注的任务量。
44.步骤3、采用bieo的标注方法进行标注，将数据处理成计算机能处理的格式，即标注数据。其中”b”表示实体的开始，”i”表示实体的中部，”e”表示实体的结束，”o”表示文本中的非实体部分。针对本任务，装配工步内容包含实体类型可分为装配工具(tol)、装配动作(act)、装配对象(obj)、装配位置(loc)和装配基体(bas)五大类，结合“bieo”标注法，共计16类标签。以对接装配中装配工步内容“机械手02取靶球01，并调整靶球01位置。”为例，其标注结果参见附图4。
45.步骤4、对于步骤3中的标注数据，划分训练集和测试集，基于训练集样本进行条件随机场crf(conditional random field)模型的训练，并对测试集进行测试，crf模型输出标注序列。由于装配领域训练语料库有限，本文从三个实际装配案例的装配工艺描述文本构建crf训练语料库，其中共288个短句，约1800个基本token。利用训练好的模型，对腔靶初始装配工艺文本的每个token进行测试，生成结果的混淆矩阵参见附图5。confmatrix()表示附图5中的混淆矩阵，confmatrix(i，j)即混淆矩阵中的i行j列，表示实际类i被预测成类
j的数量。采用精度(precision)、召回率(recall)和f1值作为评价指标。各标签的精度，召回率和f1值，参见附图6。
46.步骤5、根据步骤4输出的标注序列进行重组，提取出命名实体，对于腔靶装配案例的装配工艺文本的部分预测结构参见附图8，输出结果包括四列，第一列为装配工艺文本，第二列为每个token的词性，第三列为每个token的正确标签，第四列为每个token的预测标签。输出结果只得到了每个token的标签，还需要对输出结果进行重组，对于包含相同实体类型标签的token进行组合，从而得到实体和实体类型，重组结果参见附图7。实现装配工艺知识挖掘，避免过分依赖领域专家提取本体概念及本体概念间的属性关系，从而保证后续本体构建的快速性，提高装配工艺的生成效率。
47.步骤6、将案例装配本体中概念自顶向下分为顶层概念、领域概念和应用概念，基于本体构建软件平台构建装配领域本体模板框架，所述装配领域本体模板框架包含前两个概念层次，针对腔靶所建立的装配案例本体框架参见附图8。
48.步骤7、根据步骤5得到的案例本体概念和实例及其关系和步骤6得到的装配领域本体模板框架，在叙词转化为本体语言模块中利用编写映射转换规则实现装配案例数据库和装配案例本体框架的融合，从而构建装配案例本体。
49.针对腔靶装配案例的装配工序、工步信息、零件信息、装配要求构成的初始装配工艺文本的每一条语句采用步骤1到步骤5的方法，并将重组结果存入特定excel模板的相应位置，生成装配案例数据库，在prot
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内置cellfie模块中，通过编写mappingmasterdsl语句建立转换规则库，实现装配案例数据库到领域本体框架的映射，从而建立腔靶装配案例本体。参见附图9，以腔靶包含的零部件关系为例，通过定义如下的mappingmasterdsl语句可以根据表中数据将cavity target建立成product的子类，并拥有个体cavity target01，cavity target01有物理属性is_component_of，并通过is_component_of属性与表中第三列6个个体相连，从而实现excel模板数据到本体的映射转换。
50.参见附图10，为在prot
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软件平台中生成的针对腔靶装配的装配案例本体。
51.本实施例公开的一种装配工艺知识挖掘及装配案例本体的快速构建方法，从知识重用的角度出发，以产品装配过程中涉及到的工艺文件为输入，进行装配工艺知识的自动抽取，生成案例数据库，进一步融合装配领域本体框架，利用规则映射进行装配案例本体的构建，在快速构建案例本体的基础上保证其准确性和一致性。其中，装配知识挖掘的准确率达93.76％以上，提高了装配案例本体的生成效率，实现了装配工艺知识的有效管理，为其共享及重用奠定重要基础。
52.综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。