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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VM230

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