虛擬制造技術(shù)要點課件

1、虛擬制造技術(shù)要點虛擬制造技術(shù)要點虛擬制造的相關(guān)定義（1）日本Kimura ：通過對制造知識進行系統(tǒng)化組織與分析，對整個制造過程建模，在計算機上進行設(shè)計評估和制造活動仿真。佛羅里達大學Gloria J. Wiens ：虛擬制造與實際一樣在計算機上執(zhí)行制造過程，其中虛擬模型是在實際制造之前用于對產(chǎn)品的功能及可制造性的潛在問題進行預(yù)測。 虛擬制造的相關(guān)定義（1）日本Kimura ：通過對制造知識進虛擬制造的相關(guān)定義（2）美國空軍Wright實驗室 ：虛擬制造是仿真、建模和分析技術(shù)及工具的綜合應(yīng)用，以增強各層設(shè)計制造和生產(chǎn)決策與控制的能力。 Marinov ：虛擬制造是一個系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，制造對象

2、、過程、活動和準則的抽象原型被建立在基于計算機的環(huán)境中，以增強制造過程的一個或多個方面的屬性。 虛擬制造的相關(guān)定義（2）美國空軍Wright實驗室 ：虛擬制虛擬制造的相關(guān)定義（3）馬里蘭大學Edward Lin ：虛擬制造是一個用于增強各級決策與控制的一體化的、綜合性的制造環(huán)境。 清華大學肖田元 ：虛擬制造是實際制造過程在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)、制造，以及管理與控制等制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。 虛擬制造的相關(guān)定義（3）馬里蘭大學Edward Lin ：虛虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的綜合定義：一個在計算機網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實

3、環(huán)境中完成的，利用制造系統(tǒng)各層次及不同側(cè)面的數(shù)學模型，對包括設(shè)計、制造、管理和銷售等各個環(huán)節(jié)的產(chǎn)品全生命周期的各種技術(shù)方案和技術(shù)策略進行評估和優(yōu)化的綜合過程。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵虛擬制造的綜合定義：虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵以模型信息集成為根本：產(chǎn)品模型、過程模型、活動模型、資源模型之間的信息集成以高逼真度仿真為特色：仿真結(jié)果的高可信度，以及人與這個虛擬制造環(huán)境的交互的自然化。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵以模型信息集成為根本：產(chǎn)品模型、過程模型、虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵2、特點以模型為核心：產(chǎn)品模型、過程模型、活動模型、資源模型模型產(chǎn)品模型：產(chǎn)品信息在計算機上的表示。過程模型：設(shè)計過程、工藝規(guī)劃過程、加工制造過程 裝配

4、過程、性能分析過程?；顒幽Ｐ停簩ζ髽I(yè)生產(chǎn)組織和經(jīng)營活動建立的模型資源模型：對企業(yè)人力、物力建立的模型虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵2、特點模產(chǎn)品模型：產(chǎn)品信息在計算機上的表虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵3、虛擬制造與實際制造實際制造系統(tǒng)是物質(zhì)流、信息流在控制流的協(xié)調(diào)和控制下，在各個層次上進行相應(yīng)的決策，實現(xiàn)從投入到產(chǎn)出的有效轉(zhuǎn)變，其中物質(zhì)流和信息流的協(xié)調(diào)工作是主體。虛擬制造系統(tǒng)是在分布式協(xié)同工作等多學科技術(shù)支持的虛擬環(huán)境下的現(xiàn)實制造系統(tǒng)的映射。虛擬制造系統(tǒng)是實際制造系統(tǒng)的抽象，實際制造系統(tǒng)是虛擬制造系統(tǒng)的實例。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵3、虛擬制造與實際制造虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品建模產(chǎn)品異地設(shè)計零部件分析優(yōu)化快速原型生產(chǎn)工

5、藝優(yōu)化工具設(shè)計優(yōu)化刀位控制參數(shù)優(yōu)化刀位軌跡參數(shù)優(yōu)化加工方案評 估虛擬實驗虛擬檢測工藝模型驗證產(chǎn)品模型實驗：虛擬機床生產(chǎn)計劃仿真優(yōu)化虛擬生產(chǎn)布局虛擬設(shè)備集成虛擬裝配虛擬生產(chǎn)平臺服務(wù)器虛擬企業(yè)平臺服務(wù)器企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境企業(yè)虛擬運行企業(yè)運行仿真產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)品性能評價可制造性評價虛擬設(shè)計虛擬制造虛擬生產(chǎn)虛擬企業(yè)虛擬制造的功能框圖虛擬制造系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)產(chǎn)品建模產(chǎn)品異地設(shè)計零部件分析優(yōu)化快速原虛擬制造技術(shù)的分類設(shè)計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計加工方案評價生產(chǎn)為核心優(yōu)化資源選擇評價工藝驗證新工藝控制為核心優(yōu)化車間控制優(yōu)化制造過程產(chǎn)品概念設(shè)計CAD/CAMM! M2 M3 M4供設(shè)計者參考的制造信息虛擬產(chǎn)品原

6、型 成本估算新產(chǎn)品模型、工藝、制造信息虛擬生產(chǎn)計劃質(zhì)量評估新工藝及對應(yīng)信息、如成本車間機床及控制系統(tǒng)工廠資源（人、設(shè)備）M1：已有的模型和工藝M2：日程模型、邏輯模型M3：過程模型M4：成品模型參數(shù)虛擬制造技術(shù)的分類設(shè)計為核心優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)為核心優(yōu)化資源虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以設(shè)計為中心 在設(shè)計階段為設(shè)計人員提供制造信息 使用基于制造的仿真以優(yōu)化產(chǎn)品和工藝的設(shè)計 通過“在計算機上制造”產(chǎn)生多個“軟”樣機 評價可制造性 特征造型 面向數(shù)學模型設(shè)計 加工過程仿真技術(shù) 造型設(shè)計 熱力學分析 運動學分析 動力學分析容差分析 加工過程仿真 虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主

7、要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以設(shè)計虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以生產(chǎn)為中心將仿真能力用于制造過程模型，以便低費用、快速地評價不同的工藝方案 用于資源需求規(guī)劃、生產(chǎn)計劃的產(chǎn)生及評價的環(huán)境 評價可生產(chǎn)性 虛擬現(xiàn)實 嵌入式仿真 工廠或產(chǎn)品的物理布局傳統(tǒng)制造：主要考慮空間虛擬制造：總體協(xié)調(diào)、優(yōu)化動態(tài)過程, 人、環(huán)境、效率 生產(chǎn)計劃的編排 傳統(tǒng)制造：靜態(tài)、確定型虛擬制造：動態(tài)、隨機型 虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以生產(chǎn)虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以控制為中心將仿真加到控制模型和實際處理中 可“無縫”地仿真使得實際生產(chǎn)周期期間不間

8、斷地優(yōu)化 對離散制造-基于仿真的實時動態(tài)調(diào)度 對連續(xù)制造-基于仿真的最優(yōu)控制 虛擬制造技術(shù)的分類類別特點主要目標主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以控制虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)多通道交互 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識獲取與建庫 基于VR的計算可視化 虛擬環(huán)境建模 產(chǎn)品建模 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)多通道交互 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識獲取與建虛擬制造的使能技術(shù)多通道交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實設(shè)備的軟硬件接口驅(qū)動技術(shù) 大面積紋理的可見性快速顯示技術(shù) 信息與時間的同步技術(shù) 真實感渲染的三維圖形加速技術(shù) 三維定位跟蹤設(shè)備的定標技術(shù) 人像分離與多傳感信息的融合技術(shù) 使能技術(shù)之一虛擬制造的使能技術(shù)多通道交互技術(shù)虛擬現(xiàn)實設(shè)備的軟硬件接

9、口驅(qū)動虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之二虛擬環(huán)境建模技術(shù)圖像圖形混合建模技術(shù) 場景預(yù)處理技術(shù) 虛擬聲的生成與增強技術(shù) 多細節(jié)層次建模技術(shù) 智能化視區(qū)裁剪技術(shù) 基于圖像的繪制技術(shù) 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之二虛擬環(huán)境建模技術(shù)圖像圖形混合建虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之三產(chǎn)品建模技術(shù)零部件的物理建模方法 工程分析的有限元計算方法 工程分析結(jié)果的多準則圖示方法基于物理的工程行為特征建模方法 工程對象的單元化劃分方法 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之三產(chǎn)品建模技術(shù)零部件的物理建模方虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之四 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理技術(shù) 數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換技術(shù) 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之四 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

10、換與處理技術(shù) 數(shù)據(jù)文件虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之五 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識獲取與建庫技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化異構(gòu)知識與數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一表達 基于VR的產(chǎn)品設(shè)計與制造集成過程鏈 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下虛擬產(chǎn)品數(shù)據(jù)與指令的傳輸與共享 分布式虛擬仿真節(jié)點的協(xié)同與自治 虛擬場景的快速漫游、繪制與網(wǎng)絡(luò)傳輸 基于多Agent的虛擬企業(yè)信息重組與集成 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之五 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下知識獲取與建庫技虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之六多通道技術(shù)與可視化技術(shù)的映射機理與操縱方法 基于VR的科學計算可視化技術(shù) 特征可視化與拓撲結(jié)構(gòu)分析 基于VR的可視化與駕馭計算 分布式的計算與可視化環(huán)境的協(xié)同 虛擬制造的使能技術(shù)使能技術(shù)之六多通道技術(shù)與可

11、視化技術(shù)的映射機虛擬制造的使能技術(shù)虛擬機床模型運動學模型傳感器輸入運動系統(tǒng)其它輸入力域溫度域切削過程工件屬性熱力學模型剛度模型伺服模型精確模型機床系統(tǒng)切削系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)NC代碼位 移虛擬制造的使能技術(shù)虛擬機床模型運動學模型傳感器輸入運動系統(tǒng)其虛擬制造的使能技術(shù)虛擬CNC系統(tǒng)輸入輸出模塊（NC系統(tǒng)功能界面）運動控制模塊軸號匹配模塊虛擬機床控制接口邏輯軸號、位置物理軸號、位置各軸位置數(shù)據(jù)、刀號、行號NC程序系統(tǒng)參數(shù)虛擬操作面板信息虛擬操作面板返回信息虛擬操作面板虛擬機床控制信息虛擬機床其它控制信息虛擬機床反饋信息虛擬數(shù)字控制子系統(tǒng)虛擬機床子系統(tǒng)虛擬機床反饋信息虛擬制造的使能技術(shù)虛擬CNC系統(tǒng)輸入輸出

12、運動控制模塊軸號虛虛擬制造的使能技術(shù)虛擬裝配設(shè)計環(huán)境VADE基于虛擬現(xiàn)實的訓練系統(tǒng)計算機輔助過程規(guī)劃系統(tǒng)機器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)專用的裝配設(shè)備設(shè)計VADE環(huán)境CAD環(huán)境DFA分析軌跡信息序列信息部件幾何特征屬性及裝配信息等軌跡及序列信息設(shè)計變化的建議虛擬制造的使能技術(shù)虛擬裝配設(shè)計環(huán)境VADE基于虛擬現(xiàn)實的訓練虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設(shè)計與裝配技術(shù) 虛擬實驗技術(shù) 虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù) 虛擬檢測與評價技術(shù)虛擬紋理分析技術(shù) 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設(shè)計與裝配技術(shù) 虛擬實驗技術(shù) 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一虛擬設(shè)計與裝配技術(shù)虛擬產(chǎn)品形狀設(shè)計 虛擬裝配/拆卸設(shè)計與優(yōu)化 虛擬樣機具有力覺

13、的虛擬裝配 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之一虛擬設(shè)計與裝配技術(shù)虛擬產(chǎn)品形狀虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù)基于表面質(zhì)量分析的切削參數(shù)選擇 遠程機器人操作與監(jiān)控 虛擬測量技術(shù) 虛擬加工虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之二虛擬產(chǎn)品實現(xiàn)技術(shù)基于表面質(zhì)量分虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之三虛擬檢測與評價技術(shù) 虛擬表面接觸剛度分析基于應(yīng)力的加工質(zhì)量評價 裝配信息建模 刀位軌跡檢查及碰撞干涉檢驗 工藝過程規(guī)劃與仿真 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之三虛擬檢測與評價技術(shù) 虛擬表面接虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之四虛擬實驗技術(shù) 虛擬測試 虛擬樣機的性能評價 虛擬試驗的運行平臺 虛擬試驗的物理建模虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)

14、關(guān)鍵技術(shù)之四虛擬實驗技術(shù) 虛擬測試 虛擬樣虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之五虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬生產(chǎn)線/車間實時三維布局 基于VR的網(wǎng)絡(luò)化分散制造仿真與評價 生產(chǎn)線/車間生產(chǎn)過程虛擬仿真 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之五虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬生產(chǎn)線/車間虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之五虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬生產(chǎn)線/車間實時三維布局 基于VR的網(wǎng)絡(luò)化分散制造仿真與評價 生產(chǎn)線/車間生產(chǎn)過程虛擬仿真 虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)之五虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬生產(chǎn)線/車間分布式虛擬制造虛擬制造中的多智能體體系結(jié)構(gòu) 多智能體系統(tǒng)與虛擬現(xiàn)實仿真分布式虛擬環(huán)境 分布式虛擬制造分布式虛擬制造的特點 支持智能體的自主性和相對獨立性，使其能夠根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和外部消息事件控制自身的行為支持數(shù)據(jù)、過程以及通信設(shè)施的封裝，使智能體有明確的邊界、標識和引用的概念支持消息的通信，直接給出與通信意圖有關(guān)的信息支持新的過程加入以及數(shù)據(jù)與通信信息修改的重組能力 分布式虛擬制造的特點 支持智能體的自主性和相對獨立性，使其能分布式虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù) 規(guī)模和功能可擴展的異構(gòu)型軟件結(jié)構(gòu)自然的人-機交互技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 異構(gòu)性分布式環(huán)境動態(tài)可擴展性 安全性設(shè)施 DVE系統(tǒng)與工具的開發(fā) 分布式虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)