虚拟制造的理论、技术基础与实践PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 先进制造技术的发展与虚拟制造 1

1.1.1 先进制造技术及其特征 1

1.1.2 先进制造技术发展趋势 1

1.1.3 虚拟制造技术发展现状 2

1.2 虚拟制造的定义及分类 4

1.3.3 VM与虚拟企业 5

1.3.2 VM与计算机图形学 5

1.3.1 VM与仿真 5

1.3 虚拟制造与其他相关概念之间的关系 5

1.3.4 VM与虚拟原型 6

1.3.5 VM与可视化 6

1.3.6 VM与多媒体技术 6

1.4 数字化辅助技术的发展趋势 6

第2章 虚拟制造系统的体系结构 8

2.1 虚拟制造系统的体系结构 8

2.1.1 虚拟制造系统的体系结构及特点 8

2.1.2 虚拟产品开发的体系结构 13

2.1.3 虚拟产品生产规划的体系结构 14

2.2 虚拟制造的支撑技术 17

2.2.1 CAX/DFX技术 17

2.2.2 建模/仿真/优化技术 20

2.2.3 数据可视化与虚拟现实技术 21

第3章 虚拟现实的基本原理 26

3.1 立体透视投影 26

3.1.1 立体视觉产生原理 26

3.1.2 立体透视平面投影 27

3.1.3 立体透视弧面投影 29

3.2 简单的三维建模 30

3.2.1 多边形网格 31

3.2.2 模型的构建技术 35

3.2.3 模型的校验与缝补 35

3.3 实时图像生成 37

3.4 细节层次 38

3.4.1 实例1：场景图 38

3.4.2 实例2：船舶机舱的管道 40

3.5.1 二维物体的拾取 41

3.5 人与虚拟物体的交互 41

3.5.2 三维物体的拾取 42

3.5.3 漫游导航 44

3.6 碰撞检测 44

3.6.1 解析法 44

3.6.2 几何法 45

第4章 虚拟产品开发的建模原理与技术 47

4.1 虚拟产品开发的概念 47

4.1.1 虚拟产品开发的提出 47

4.1.2 虚拟产品开发的定义 48

4.1.3 虚拟产品开发的特点 49

4.2 产品建模理论 50

4.2.1 产品建模理论回顾 50

4.2.2 全息产品建模原理 53

4.2.3 全息产品建模的形式化描述 56

4.2.4 全息产品模型的应用实例分析 64

4.3 虚拟产品性能仿真分析与优化 77

4.3.1 虚拟产品性能仿真技术 77

4.3.2 基于虚拟产品的仿真元模型 78

4.3.3 响应面模型 80

4.3.4 克里格模型 83

4.3.5 基于元模型的虚拟产品性能仿真集成和优化 85

4.4 产品开发过程建模及与产品模型演化相融合 85

4.4.1 产品开发过程建模 89

4.4.2 产品设计过程和产品模型演变的融合和演化 90

第5章 基于VR的虚拟产品开发使能技术 96

5.1 工程虚拟现实应用的数据模型准备 96

5.1.1 CAD数据的精简 97

5.1.2 CAE数据的转换 100

5.2 矢量场数据沉浸可视化 101

5.2.1 科学计算可视化技术的概述 101

5.2.2 科学计算可视化的基础技术 103

5.2.3 矢量场数据的沉浸可视化技术 106

5.2.4 矢量场特征可视化 115

5.3 特征数据的可听化技术 120

5.3.1 可听化技术概述 120

5.3.2 矢量场多元属性的声音表达 121

5.3.3 涡特征的声音表达 123

5.4 虚拟装配技术 127

5.4.1 虚拟装配模型 127

5.4.2 虚拟装配过程 130

5.4.3 典型虚拟装配系统功能介绍 131

第6章 虚拟生产系统规划的优化和仿真技术(1) 134

6.1 概述 134

6.2 生产系统仿真建模技术 135

6.2.1 面向对象的仿真建模方法 135

6.2.2 生产系统的面向对象仿真建模 136

6.3 生产车间的设备布局规划 142

6.3.1 设备布局问题的一般提法 142

6.3.2 生产车间布局问题的建模与求解 143

6.3.3 计算机辅助布局系统的开发 152

6.3.4 与仿真相结合的工程应用实例 155

6.4 装配生产线平衡工位的规划 159

6.4.1 问题的一般提法及解法 159

6.4.2 基于可行作业序列的遗传算法求解SALBP-1问题 160

6.4.3 基于遗传算法求解SALBP-2问题 166

6.4.4 混合装配线平衡问题的解决方案 168

6.4.5 装配线平衡问题的静态优化解的动态仿真评价 173

6.5 缓冲区容量优化 175

6.5.1 缓冲区容量优化问题的描述 176

6.5.2 数学模型与仿真相结合的优化求解 176

6.5.3 参数设计应用分析 179

7.1 概述 182

7.1.1 工位层的操作与布局规划 182

第7章 虚拟生产系统规划的优化和仿真技术(2) 182

7.1.2 车间的生产管理和调度控制规划 183

7.2 工位层仿真建模技术 183

7.3 手工装配工位的规划 184

7.3.1 标准装配操作 185

7.3.2 手工装配工位的作业空间布置与仿真 186

7.4 机器人焊装工位的规划 187

7.4.1 机器人焊接加工任务分配 188

7.4.2 障碍与碰撞检测 191

7.4.3 加工轨迹规划 194

7.4.4 多机器人焊接加工路径的规划 196

7.4.5 焊装机器人加工路径规划方法应用 197

7.5 虚拟生产系统的控制策略规划 201

7.5.1 虚拟生产系统的调度控制问题 201

7.5.2 生产系统复杂调度的遗传优化方法 203

7.5.3 Petri网与面向对象方法相结合的FMS建模方法 216

7.5.4 半实物分布式FMS生产过程仿真系统 219

第8章 虚拟制造的集成协同技术 227

8.1 产品数据管理的概念与发展 227

8.1.1 PDM概念 227

8.1.2 PDM概念的演化 228

8.1.3 现代PDM思想 229

8.1.4 PDM与VM 230

8.2 虚拟制造的集成协同框架 231

8.3 虚拟制造集成协同的关键技术 232

8.3.1 电子数据管理 232

8.3.2 变更控制与管理 238

8.3.3 产品平台技术 240

8.3.4 分布式协同环境技术 247

9.1.2 虚拟现实软件系统的组成 253

9.1.1 虚拟现实的软件环境 253

第9章 面向产品开发和生产工程的虚拟制造软件系统及应用 253

9.1 虚拟现实软件系统的构成 253

9.2 工程分析矢量场数据多通道感知系统 256

9.2.1 软件系统的总体设计 257

9.2.2 融合真实感模型的可视化子系统设计 258

9.2.3 可听化子系统设计 264

9.2.4 系统功能的应用 266

9.3 虚拟客车车身开发 269

9.3.1 虚拟客车车身开发系统的集成平台 269

9.3.2 车身外形设计与性能分析 273

9.3.3 车身结构设计与性能分析 275

9.3.4 车身内饰设计与性能分析 279

9.3.5 虚拟客车样机和人机工程分析 281

9.4 生产系统集成规划的计算机辅助系统 284

9.4.1 虚拟工厂的集成支撑平台技术 285

9.4.2 装配生产线规划的辅助设计系统 289

9.4.3 装配生产线规划工程实例分析 299