虛擬制造技術(shù)要點(diǎn)課件

1、虛擬制造技術(shù)要點(diǎn)虛擬制造技術(shù)要點(diǎn)虛擬制造的相關(guān)定義（1）日本Kimura ：通過對(duì)制造知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化組織與分析，對(duì)整個(gè)制造過程建模，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)估和制造活動(dòng)仿真。佛羅里達(dá)大學(xué)Gloria J. Wiens ：虛擬制造與實(shí)際一樣在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行制造過程，其中虛擬模型是在實(shí)際制造之前用于對(duì)產(chǎn)品的功能及可制造性的潛在問題進(jìn)行預(yù)測(cè)。 虛擬制造的相關(guān)定義（1）日本Kimura ：通過對(duì)制造知識(shí)進(jìn)虛擬制造的相關(guān)定義（2）美國空軍Wright實(shí)驗(yàn)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(qiáng)各層設(shè)計(jì)制造和生產(chǎn)決策與控制的能力。 Marinov ：虛擬制造是一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，制造對(duì)象

2、、過程、活動(dòng)和準(zhǔn)則的抽象原型被建立在基于計(jì)算機(jī)的環(huán)境中，以增強(qiáng)制造過程的一個(gè)或多個(gè)方面的屬性。 虛擬制造的相關(guān)定義（2）美國空軍Wright實(shí)驗(yàn)室 ：虛擬制虛擬制造的相關(guān)定義（3）馬里蘭大學(xué)Edward Lin ：虛擬制造是一個(gè)用于增強(qiáng)各級(jí)決策與控制的一體化的、綜合性的制造環(huán)境。 清華大學(xué)肖田元 ：虛擬制造是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)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(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力。 虛擬制造的相關(guān)定義（3）馬里蘭大學(xué)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(gè)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及虛擬現(xiàn)實(shí)

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(xué)模型，對(duì)包括設(shè)計(jì)、制造、管理和銷售等各個(gè)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(jìn)行評(píng)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(dòng)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(gè)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(diǎn)以模型為核心：產(chǎn)品模型、過程模型、活動(dòng)模型、資源模型模型產(chǎn)品模型：產(chǎn)品信息在計(jì)算機(jī)上的表示。過程模型：設(shè)計(jì)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。活動(dòng)模型：對(duì)企業(yè)生產(chǎn)組織和經(jīng)營活動(dòng)建立的模型資源模型：對(duì)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(diǎn)模產(chǎn)品模型：產(chǎn)品信息在計(jì)算機(jī)上的表虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵3、虛擬制造與實(shí)際制造實(shí)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(gè)層次上進(jìn)行相應(yīng)的決策，實(shí)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(xué)科技術(shù)支持的虛擬環(huán)境下的現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)的映射。虛擬制造系統(tǒng)是實(shí)際制造系統(tǒng)的抽象，實(shí)際制造系統(tǒng)是虛擬制造系統(tǒng)的實(shí)例。虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵3、虛擬制造與實(shí)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(jì)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(jì)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(píng) 估虛擬實(shí)驗(yàn)虛擬檢測(cè)工藝模型驗(yàn)證產(chǎn)品模型實(shí)驗(yàn)：虛擬機(jī)床生產(chǎn)計(jì)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(tái)服務(wù)器虛擬企業(yè)平臺(tái)服務(wù)器企業(yè)協(xié)同工作環(huán)境企業(yè)虛擬運(yùn)行企業(yè)運(yùn)行仿真產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品性能評(píng)價(jià)可制造性評(píng)價(jià)虛擬設(shè)計(jì)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(jì)零部件分析優(yōu)化快速原虛擬制造技術(shù)的分類設(shè)計(jì)為核心優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)加工方案評(píng)價(jià)生產(chǎn)為核心優(yōu)化資源選擇評(píng)價(jià)工藝驗(yàn)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(jì)CAD/CAMM! M2 M3 M4供設(shè)計(jì)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(jì)劃質(zhì)量評(píng)估新工藝及對(duì)應(yīng)信息、如成本車間機(jī)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(jì)為核心優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、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(diǎn)主要目標(biāo)主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以設(shè)計(jì)為中心 在設(shè)計(jì)階段為設(shè)計(jì)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(jì) 通過“在計(jì)算機(jī)上制造”產(chǎn)生多個(gè)“軟”樣機(jī) 評(píng)價(jià)可制造性 特征造型 面向數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì) 加工過程仿真技術(shù) 造型設(shè)計(jì) 熱力學(xué)分析 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 動(dòng)力學(xué)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(diǎn)主

7、要目標(biāo)主要技術(shù)支持應(yīng)用領(lǐng)域以設(shè)計(jì)虛擬制造技術(shù)的分類類別特點(diǎn)主要目標(biāo)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(fèi)用、快速地評(píng)價(jià)不同的工藝方案 用于資源需求規(guī)劃、生產(chǎn)計(jì)劃的產(chǎn)生及評(píng)價(jià)的環(huán)境 評(píng)價(jià)可生產(chǎn)性 虛擬現(xiàn)實(shí) 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(dòng)態(tài)過程, 人、環(huán)境、效率 生產(chǎn)計(jì)劃的編排 傳統(tǒng)制造：靜態(tài)、確定型虛擬制造：動(dòng)態(tài)、隨機(jī)型 虛擬制造技術(shù)的分類類別特點(diǎn)主要目標(biāo)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(diǎn)主要目標(biāo)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(shí)際處理中 可“無縫”地仿真使得實(shí)際生產(chǎn)周期期間不間

8、斷地優(yōu)化 對(duì)離散制造-基于仿真的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度 對(duì)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(diǎn)主要目標(biāo)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(shí)獲取與建庫 基于VR的計(jì)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(shí)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(shí)設(shè)備的軟硬件接口驅(qū)動(dòng)技術(shù) 大面積紋理的可見性快速顯示技術(shù) 信息與時(shí)間的同步技術(shù) 真實(shí)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(biāo)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(shí)設(shè)備的軟硬件接

9、口驅(qū)動(dòng)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(chǎng)景預(yù)處理技術(shù) 虛擬聲的生成與增強(qiáng)技術(shù) 多細(xì)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(jì)算方法 工程分析結(jié)果的多準(zhǔn)則圖示方法基于物理的工程行為特征建模方法 工程對(duì)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(shí)獲取與建庫技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)化異構(gòu)知識(shí)與數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一表達(dá) 基于VR的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(diǎn)的協(xié)同與自治 虛擬場(chǎng)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(shí)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(jī)理與操縱方法 基于VR的科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù) 特征可視化與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析 基于VR的可視化與駕馭計(jì)算 分布式的計(jì)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(jī)虛擬制造的使能技術(shù)虛擬機(jī)床模型運(yùn)動(dòng)學(xué)模型傳感器輸入運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)其它輸入力域溫度域切削過程工件屬性熱力學(xué)模型剛度模型伺服模型精確模型機(jī)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(jī)床模型運(yùn)動(dòng)學(xué)模型傳感器輸入運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)控制模塊軸號(hào)匹配模塊虛擬機(jī)床控制接口邏輯軸號(hào)、位置物理軸號(hào)、位置各軸位置數(shù)據(jù)、刀號(hào)、行號(hào)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(jī)床控制信息虛擬機(jī)床其它控制信息虛擬機(jī)床反饋信息虛擬數(shù)字控制子系統(tǒng)虛擬機(jī)床子系統(tǒng)虛擬機(jī)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(yùn)動(dòng)控制模塊軸號(hào)虛虛擬制造的使能技術(shù)虛擬裝配設(shè)計(jì)環(huán)境VADE基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助過程規(guī)劃系統(tǒng)機(jī)器人路徑規(guī)劃系統(tǒng)專用的裝配設(shè)備設(shè)計(jì)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(jì)變化的建議虛擬制造的使能技術(shù)虛擬裝配設(shè)計(jì)環(huán)境VADE基于虛擬現(xiàn)實(shí)的訓(xùn)練虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)虛擬設(shè)計(jì)與裝配技術(shù) 虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù) 虛擬生產(chǎn)技術(shù) 虛擬產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)技術(shù) 虛擬檢測(cè)與評(píng)價(jià)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(jì)與裝配技術(shù) 虛擬實(shí)驗(yàn)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(jì)與裝配技術(shù)虛擬產(chǎn)品形狀設(shè)計(jì) 虛擬裝配/拆卸設(shè)計(jì)與優(yōu)化 虛擬樣機(jī)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(jì)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(shí)現(xiàn)技術(shù)基于表面質(zhì)量分析的切削參數(shù)選擇 遠(yuǎn)程機(jī)器人操作與監(jiān)控 虛擬測(cè)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(shí)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(cè)與評(píng)價(jià)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(píng)價(jià) 裝配信息建模 刀位軌跡檢查及碰撞干涉檢驗(yàn) 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(cè)與評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)技術(shù) 虛擬測(cè)試 虛擬樣機(jī)的性能評(píng)價(jià) 虛擬試驗(yàn)的運(yùn)行平臺(tái) 虛擬試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)技術(shù) 虛擬測(cè)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(shí)時(shí)三維布局 基于VR的網(wǎng)絡(luò)化分散制造仿真與評(píng)價(jià) 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(shí)時(shí)三維布局 基于VR的網(wǎng)絡(luò)化分散制造仿真與評(píng)價(jià) 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(shí)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(diǎn) 支持智能體的自主性和相對(duì)獨(dú)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?jǐn)?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(biāo)識(shí)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(diǎn) 支持智能體的自主性和相對(duì)獨(dú)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(kuò)展的異構(gòu)型軟件結(jié)構(gòu)自然的人-機(jī)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(dòng)態(tài)可擴(kuò)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)