CN116028571B - 一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统，其中方法包括构建薄壁零件分类模型；根据薄壁零件分类模型构建模式层；根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。本发明能够实现对航天复杂薄壁零件历史数据的有效管理，并从简化设计零件工艺的角度提高产品加工效率和加工质量，进而降低产品生产成本。

Description

一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统

技术领域

本发明属于薄壁零件知识图谱构建技术领域，尤其涉及一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统。

背景技术

随着人工智能和大数据的不断发展，知识图谱作为一种语义网络已经成为大数据时代知识表示的重要方式之一。它可以连接海量的知识实体形成结构化知识库。知识图谱一方面利用语义网对信息进行组织管理，进而形成可被利用的知识；另一方面通过推理实现知识检索，并以图的形式向用户展现。知识图谱主要描述现实世界的概念、实体及其之间的关系，并且对它们进行语义建模；在知识图谱里，每个节点表示现实世界中的实体或概念，每条边表示实体或概念之间的关系。也就是说，知识图谱是把所有不同种类的信息连接在一起而得到的一个关系网络。

随着我国航天事业的快速发展，航天产品零件具有多品种小批量的特性，如何对现有零件工艺进行有效的管理并对新的零件工艺提供方法和思路显得尤为重要。对于航天产品来说，具有种类多，结构差异较大的特点，航天复杂薄壁零件作为其中一种典型零件，存在着多种不同的结构形式，如舱体、蒙皮、框段、深腔铸件、焊接组件等。不同结构产品加工方法、加工流程不同，即使同一零件加工，不同工艺员存在不同的加工思路及方法。由于零件工艺的不同带来了产品加工效率、加工质量、生产组织管理的差异，进而提高了产品生产成本。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统。

第一方面，本发明提供一种基于薄壁零件知识图谱构建方法，包括：

构建薄壁零件分类模型；

根据薄壁零件分类模型构建模式层；

根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；

利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。

进一步地，所述构建薄壁零件分类模型，包括：

构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度。

进一步地，所述根据薄壁零件分类模型构建模式层，包括：

建立顶层概念并细化概念和关系，得到概念层次树；

构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束；

根据每个顶层概念之间的关系，设置对象属性和相应属性描述并添加数据属性及相应属性描述；

自底向上添加实例，添加实例后，添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

进一步地，所述根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层，包括：

利用PDFplumber库在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储；

利用PDFplumber库，基于不同的术语规则表达式抽取非结构化数据，生成以CSV格式存储的工步实例表；

在抽取得到本体实例表的基础上，构建不同种类实例之间的关系，并重复检验以补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表构建知识图谱的数据层。

进一步地，所述利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化，包括：

以MySQL数据库作为储存数据的媒介，储存本体建模的各个实体和属性值以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示；

将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。

第二方面，本发明提供一种基于薄壁零件知识图谱构建系统包括：

模型构建模块，用于构建薄壁零件分类模型；

模式层构建模块，用于根据薄壁零件分类模型构建模式层；

数据层构建模块，用于根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；

知识图谱实例化模块，用于利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。

进一步地，所述模型构建模块包括：

模型构建单元，用于构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度。

进一步地，所述模式层构建模块包括：

关系建立单元，用于建立顶层概念并细化概念和关系，得到概念层次树；

约束构建单元，用于构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束；

属性描述单元，用于根据每个顶层概念之间的关系，设置对象属性和相应属性描述并添加数据属性及相应属性描述；

实例单元，用于自底向上添加实例，添加实例后，添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

进一步地，所述数据层构建模块包括：

第一数据抽取单元，用于利用PDFplumber库在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储；

第二数据抽取单元，用于利用PDFplumber库，基于不同的术语规则表达式抽取非结构化数据，生成以CSV格式存储的工步实例表；

数据层构建单元，用于在抽取得到本体实例表的基础上，构建不同种类实例之间的关系，并重复检验以补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表构建知识图谱的数据层。

进一步地，所述知识图谱实例化模块包括：

可视化展示单元，用于以MySQL数据库作为储存数据的媒介，储存本体建模的各个实体和属性值以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示；

知识图谱实例化单元，用于将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。

本发明提供一种基于薄壁零件知识图谱构建方法和系统，其中方法包括构建薄壁零件分类模型；根据薄壁零件分类模型构建模式层；根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。

(1)本发明构建薄壁零件的分类模型，利用数字解析和特征识别技术对零件进行编码，以及零件相似度验证计算实现零件分类，为航天复杂薄壁零件的分类规则提供参考。

(2)本发明实现的薄壁零件知识图谱，相对于实际生产中的零件工艺设计分别是构建了零件库、特征库、工艺设计库以及工艺装备库。实现知识在交互界面直观的展示，知识以数据的形式保存也可以随时进行调用和修改。使知识的重用及共享问题得到处理，从而实现规范管理，提高生产效率。

(3)本发明根据零件的结构特征、加工方法、工艺流程、实际用途等不同方面的特点制定零件分类规则，规则的制定统一明确了分类的标准，提高了零件的重用率，降低因开发新零件增加的费用成本和时间成本。能够快速检索出同类的零件直接重用，或在此基础上对工艺优化设计，提高设计效率。

(4)本发明在本体建模时，加入了“特征”本体。一个完整零件可以看作是多个特征的组成，整套零件的工艺流程也就是所有特征的加工工艺的组合，这样在引入“特征”后，增加了一条检索思路，能够根据新零件的不同特征来检索工艺路线，提高设计效率；而且同种零件和不同种零件之间都存在部分相同的特征，因此某些特征也是区别零件种类的重要依据，能够对新零件进行分类。

(5)本发明在构建数据层的过程中，首先建立知识抽取的模板，根据不同的数据格式采用不同的抽取方法，抽取时按照模板格式获取数据，提高知识获取率和准确率。在知识抽取完成后采用重复检验的方式对数据源缺少的实体和关系按照模板格式进行补充，这样保证数据的专业性和一致性，在维护数据层时更加快捷。

(6)本发明知识储存使用MySQL数据库和Neo4j图数据结合，能够快速地处理大量数据，同时可以对数据管理和优化，并且对于三元组的可视化展示程度高，能够快速的检索查询相关联节点的数据信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于薄壁零件知识图谱构建方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基于薄壁零件知识图谱构建方法的流程结构图；

图3为本发明实施例提供的薄壁零件知识图谱数据层构建的示意图；

图4为本发明实施例提供的薄壁零件知识图谱子图谱的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种基于薄壁零件知识图谱构建系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一实施例中，如图1和图2所示，本发明实施例提供一种基于薄壁零件知识图谱构建方法，包括：

步骤101，构建薄壁零件分类模型。

薄壁零件品种多且结构复杂，针对大量航天复杂薄壁零件的三维模型进行特征识别，步骤如下：首先对模型进行规范化处理后区域分割提取局部特征描述子组成特征字典。然后引入空间邻接关系得到空间特征描述。基于模型整体形状分布曲线相似性和空间特征描述子进行由粗到精、逐步细化的“分层检索”，最终实现对三维零件的特征识别。

根据识别的结果从特征拓扑关系、特征位置和零件特征几何关系三个维度进行分类编码，分类时按照以下规则：用矩阵表示特征关系网络，将两个矩阵中各个元素的相似度作为两零件的特征拓扑关系相似度，将相似度大于阈值的定义为同一类；从零件的特征位置考虑，通过扫描线段在三维坐标系中位置，将直线段、弧线段的各项数据的相似度大于阈值的零件归为一类；零件特征几何关系通过比较两个不同特征单元扫描线段起点和终点的二维图形得到这两个特征单元的几何相似度，将相似度大于阈值的零件归为一类。

根据上述三个维度的分类规则对薄壁零件进行分类后，示例性地，再通过余弦相似度理论进行零件分类验证，即构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度。

设置零件相似度阈值，将相似度低于阈值的零件再次进行数字解析和特征识别，并重新进行零件分类。

根据特征识别和分类结果，现将航天复杂薄壁零件划分成六类。分别是“舱段类”、“蒙皮类”、“框段类”、“壁板类”、“翼面类”和“骨架类”，然后再根据相同大类零件中部分结构特征不同的特点，继续细化成多个子类，其中“舱段类”根据整体是封闭或半封闭空腔、是否有加强筋结构、表面是否存在孔或槽特征等特点进行二级分类；“蒙皮类”零件根据材料、外型面结构、壁厚、内腔是否有加强筋结构等特点进行二级分类；“框段类”根据外型面是非规则形状或圆柱形结构、毛坯材料等特点进行二级分类，“骨架类”根据材料、前后缘厚度、整体是否呈井字分布、是否存在对接槽或加强筋等特点进行二次分类。

步骤102，根据薄壁零件分类模型构建模式层。

根据航天复杂薄壁零件的历史工艺文件和分类模型进行模式层的构建，为了能够更加完整的表达航天复杂薄壁零件的信息、数据以及关系，采用开源软件protege进行模式层的构建，本体建模采取自顶向下和自底向上相结合的构建方式，主要分为三个部分，分别是：

1)如图4所示，采用自顶向下的方式构建模式层的类以及类层次树：先建立顶层概念然后细化概念和关系，形成结构良好的概念层次树。构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束。传统机加中具有五个顶层概念包括“零件种类”、“特征种类”、“工序种类”、“工步种类”和“工艺装备”，然后对顶层概念逐步细化，形成的同类之间的父子关系，同时构建类与类之间的互斥关系。“特征种类”是根据航天复杂薄壁零件的分类模型中的几何形状规则将所有特征分成孔特征、槽特征、下陷特征、凸台特征、止口特征、曲面特征等。为贴合实际加工应用和便于后续添加工步实体，根据工艺文件和加工工艺术语列出“工步种类”概念，具体子类别包括“镗孔”、“钻孔”、“刨平面”、“铣平面”、“车端面”、“去毛刺”等。

2)采用自顶向下的方式构建模式层的对象属性和数据属性：首先根据每个顶层概念之间的关系，每一种实例最少有一种对象属性，设置四组互逆的对象属性模板，包括“有特征”和“是……的特征”、“有工序”和“是……的工序”、“有工步”和“是……的工步”以及“使用”和“被使用”，并设置每个对象属性的描述。其次根据工艺文件添加数据属性，主要包括五类：“零件数据属性”、“特征数据属性”、“工序数据属性”、“工步数据属性”和“工装数据属性”，并添加每个数据属性的描述。其中“工步数据属性”是根据工艺文件和实际加工要求对每道工步的属性描述，同种工步的数据属性相似，包括精度、平行度、垂直度、基准等。

3)采用自底向上的方式添加实体，由于同一个零件会存在相同的工序，同一种工序会存在相同的工步，但是每个工序实例和工步实例的数据属性截然不同，所以在添加实体时对每类的实例进行统一命名，便于工艺人员对实例数据信息的查询。在给工序和工步实例命名时采用中线命名法，分别是零件名—工序名和零件名—工序名+工序号—工步名，例如圆柱形舱段—数铣4—粗铣窗口，表示圆柱形舱段第四道工序数铣中的粗铣窗口工步。添加实例后，在protege中添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

步骤103，根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层。

数据层的构建包括知识抽取和人机交互补充数据。知识抽取的数据源以历史工艺文件为主，工艺文件包含零件、工序、工步和工装这四大类的信息。工艺文件是以PDF表格的形式存储，PDF表格数据多且杂乱，包括结构化数据和非结构化数据，知识抽取内容主要包括对实体、属性和属性值的抽取。如图3所示，数据层的构建具体包括三个部分，分别是：

1)零件实体、工序实体和工装实体的相关属性和数据的知识抽取。这部分数据在工艺文件中是结构化数据，抽取的对象主要是实体、属性和属性值。采取的方法是利用Python的PDFplumber库按照设定的规则在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储。

2)工步实体属性和数据的知识抽取。工艺文件中对这部分的描述是段落的文字，属于非结构化数据，此部分的抽取主要是对工步属性和属性值的抽取。通过研究工艺文件发现，虽然不同的零件有不同的工序，但相同工序的工步属性相似，所以基于不同的术语规则表达式抽取各类实体属性和属性值，即非结构化数据，如指定抽取包括数字的文字、抽取包括“以…为基准”的文字等，将抽取结果生成工步实例表，以CSV格式存储。

3)工步实例名称、实体关系和特征实例的获取。由于传统工艺文件中不存在实体关系和特征种类的表达，所以在抽取得到本体实例表的基础上，利用Python构建不同种类实例之间的关系，具体方法是将存在相互关系的所有本体实例的id抽取出来，每类本体id之间一一对应，在创建三元组时再分别利用cypher语句生成各类实体关系，并采用重复检验的方式补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表整合构建知识图谱的数据层。

步骤104，利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。

知识的存储主要利用MySQL关系型数据库和Neo4j图数据库：以MySQL数据库作为储存数据的媒介，主要储存本体建模的各个实体和属性值、以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示。将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。具体包括：

1)在Neo4j中建立类节点和关系节点。将构建完成的本体导出成OWL文件，利用neosemantics jar工具和cypher语句导入Neo4j数据库中，或者利用rdf2rdfjar工具包将owl文件转换成RDF文件，再通过Cypher语句导入Neo4j中。

2)在Neo4j中建立各类的实体节点和属性。知识抽取的数据储存在MySQL数据库中，通过Neo4j中的apoc插件和Cypher语句实现Neo4j与MySQL数据库的连接与数据传输，在Neo4j中建立各类的实体节点、实体关系和属性。两个数据库数据对应的规则是MySQL数据库的每个表都对应着Neo4j中的每个类节点或关系节点，表的每列对应着不同的属性，每行则对应输入的每个实例数据。

本发明实施例还包括通过知识推理和质量评估，完善知识图谱体系。

在已有的知识结构基础上挖掘或推断出未知或隐含的语义关系，推理的方式采用确定性推理和不确定性推理。确定性推理的推理对象主要是实体的关系和属性以及本体概念层次关系，根据预先定义好的模型框架通过逻辑推理得到隐藏着的正确结论。而不确定性推理则采用贝叶斯网络和对规则的挖掘推理出规则类工艺知识。随后对抽取出和推理出的新知识进行质量评估，选择更有效的抽取模型，保留置信度较高的知识，保障知识图谱质量。

在模式层和数据层构建完成后，需要进行知识推理和质量评估，将符合要求的知识加入到知识图谱中。既丰富知识图谱的关系网络，也确保知识图谱质量。

从概念层和数据层两个层面的更新实现知识库的更新。

知识更新分为两个部分，分别是模式层的更新和数据层的更新。具体包括：

1)模式层的更新。当新增的知识中包含了概念、实体、关系、属性及其类型变化时，需要在模式层中更新知识图谱的数据层次结构，包括对实体、概念、关系、属性及其类型的增加、删除和修改操作。更新的结果重新导入Neo4j图数据库中生成新的节点。

2)数据层的更新。知识抽取出新的实体或更新现有实体的关系、属性值等信息并将新的实体、属性和属性值的重新映射到知识图谱中。对于个别的实体更新可以通过Cypher语句直接在Neo4j中增加实例、属性和关系，而对于批量的知识更新是采用直接将抽取出的三元组(CSV文件)直接导入Neo4j图数据库的方法。

为满足实际需求，不断有新的薄壁零件设计生产出来，随之知识图谱也需要不断的更新。本发明可以方便快捷地从模式层和数据层两个维度更新，可以不断的加入新的概念和三元组。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种基于薄壁零件知识图谱构建系统，由于该系统解决问题的原理与前述基于薄壁零件知识图谱构建方法相似，因此该系统的实施可以参见基于薄壁零件知识图谱构建方法的实施，重复之处不再赘述。

在另一实施例中，本发明实施例提供的基于薄壁零件知识图谱构建系统，如图5所示，包括：

模型构建模块10，用于构建薄壁零件分类模型。

模式层构建模块20，用于根据薄壁零件分类模型构建模式层。

数据层构建模块30，用于根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层。

知识图谱实例化模块40，用于利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化。

示例性地，所述模型构建模块包括：

模型构建单元，用于构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度。

示例性地，所述模式层构建模块包括：

关系建立单元，用于建立顶层概念并细化概念和关系，得到概念层次树。

约束构建单元，用于构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束。

属性描述单元，用于根据每个顶层概念之间的关系，设置对象属性和相应属性描述并添加数据属性及相应属性描述。

实例单元，用于自底向上添加实例，添加实例后，添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

示例性地，所述数据层构建模块包括：

第一数据抽取单元，用于利用PDFplumber库在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储。

第二数据抽取单元，用于利用PDFplumber库，基于不同的术语规则表达式抽取非结构化数据，生成以CSV格式存储的工步实例表。

数据层构建单元，用于在抽取得到本体实例表的基础上，构建不同种类实例之间的关系，并重复检验以补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表构建知识图谱的数据层。

示例性地，所述知识图谱实例化模块包括：

可视化展示单元，用于以MySQL数据库作为储存数据的媒介，储存本体建模的各个实体和属性值以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示。

知识图谱实例化单元，用于将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。

关于上述各个模块更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

在另一实施例中，本发明提供一种计算机设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中保存的计算机程序时实现上述基于薄壁零件知识图谱构建方法的步骤。

关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

在另一实施例中，本发明提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现上述基于薄壁零件知识图谱构建方法的步骤。

关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统、设备和存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种基于薄壁零件知识图谱构建方法，其特征在于，包括：

构建薄壁零件分类模型；

根据薄壁零件分类模型构建模式层；

根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；

利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化；

其中，所述构建薄壁零件分类模型，包括：

构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度；

所述根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层，包括：

利用PDFplumber库在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储；

利用PDFplumber库，基于不同的术语规则表达式抽取非结构化数据，生成以CSV格式存储的工步实例表；

在抽取得到本体实例表的基础上，构建不同种类实例之间的关系，并重复检验以补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表构建知识图谱的数据层；

所述利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化，包括：

以MySQL数据库作为储存数据的媒介，储存本体建模的各个实体和属性值以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示；

将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。

2.根据权利要求1所述的基于薄壁零件知识图谱构建方法，其特征在于，所述根据薄壁零件分类模型构建模式层，包括：

建立顶层概念并细化概念和关系，得到概念层次树；

构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束；

根据每个顶层概念之间的关系，设置对象属性和相应属性描述并添加数据属性及相应属性描述；

自底向上添加实例，添加实例后，添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

3.一种基于薄壁零件知识图谱构建系统，其特征在于，包括：

模型构建模块，用于构建薄壁零件分类模型；

模式层构建模块，用于根据薄壁零件分类模型构建模式层；

数据层构建模块，用于根据薄壁零件数据源知识构建知识图谱的数据层；

知识图谱实例化模块，用于利用关系型数据库对薄壁零件数据源知识进行存储并将模式层与数据层在图数据库中结合，得到知识图谱的实例化；

其中，所述模型构建模块包括：

模型构建单元，用于构建薄壁零件分类模型表达式：

其中，cosθ为当前两个零件相似参数，cosθ越接近1，两个零件的相似度越高；n为特征向量的维度；A_i为薄壁零件A的特征向量的第i维度；B_i为薄壁零件B的特征向量的第i维度；

所述数据层构建模块包括：

第一数据抽取单元，用于利用PDFplumber库在工艺文件指定的数据中抽取结构化数据，生成多个不同的本体实例表，以CSV格式存储；

第二数据抽取单元，用于利用PDFplumber库，基于不同的术语规则表达式抽取非结构化数据，生成以CSV格式存储的工步实例表；

数据层构建单元，用于在抽取得到本体实例表的基础上，构建不同种类实例之间的关系，并重复检验以补充特征实例和知识抽取遗漏的数据，通过对本体实例表和实例关系表构建知识图谱的数据层；

所述知识图谱实例化模块包括：

可视化展示单元，用于以MySQL数据库作为储存数据的媒介，储存本体建模的各个实体和属性值以及实体与实体之间的关系；以Neo4j图数据库为中心，将所有三元组在Neo4j图数据库中可视化展示；

知识图谱实例化单元，用于将本体建模完成的模式层与知识抽取的数据层分别导入Neo4j图数据库中，通过对类、对象属性和数据属性的映射使模式层与数据层结合，实现知识图谱的实例化。

4.根据权利要求3所述的基于薄壁零件知识图谱构建系统，其特征在于，所述模式层构建模块包括：

关系建立单元，用于建立顶层概念并细化概念和关系，得到概念层次树；

约束构建单元，用于构建各类概念以及父子类关系并添加类与类之间的约束；

属性描述单元，用于根据每个顶层概念之间的关系，设置对象属性和相应属性描述并添加数据属性及相应属性描述；

实例单元，用于自底向上添加实例，添加实例后，添加实例的数据属性描述以及实例与实例之间的对象属性。

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