數(shù)字化技術是智能制造的核心，基于VR/AR的可視化技術則是智能制造的先進載體。本書主要內容包括：介紹基于VR/AR的數(shù)字化制造的基礎理論與技術支撐體系；然后給出關鍵支撐技術和使能技術；從智能制造的設計、制造、服務的全生命周期角度，展開航天航空、海工、汽車、紡織、物流等行業(yè)領域的VR/AR的智能制造應用新方法；后介紹國內外主流的工具集，開發(fā)工具和實施方法。本書為智能制造與機器人理論及技術研究叢書之一，可作為智能制造領域從事VR/AR技術、智能設計技術的參考書。
VR/AR是計算機科學領域，主要是多通道感知領域，以及計算機圖形、認知等領域的研究熱點，而智能制造則落腳在大制造、自動化等領域。考慮到這些學科的交叉，在本書中作者從智能制造的設計制造信息集成角度，配合VR/AR的基本實現(xiàn)技術，重點給讀者展示了基于VR/AR的應用技術。
本書共分10章，以智能制造為核心，以數(shù)字主線下的制造上下文信息的流動研究為脈絡，主要介紹了VR/AR的可視化技術、人機交互界面技術，同時介紹了主流的工具集，并給出了其案例實現(xiàn)，以便有興趣的科研人員參考。
作者從事先進制造、VR/AR的研究已逾20年。本書在內容上盡可能涵蓋當前VR/AR的主要應用技術。但作為新興的技術，智能制造VR/AR正處在快速發(fā)展階段，基于VR/AR的智能制造構架體系、實現(xiàn)手段、表達方式等的變化日新月異。很多重要、前沿的實現(xiàn)方式本書都沒有涉及，尤其是新一代的圖形學技術本身，本書仍然采用了較為經(jīng)典的實現(xiàn)方式。本書采用了一些主流研究機構的原型/源碼，供讀者參考。
本書內容基于國*級科研項目，本書為智能制造與機器人理論及技術研究叢書之一，可作為智能制造領域從事VR/AR技術、智能設計技術的參考書。
本書基于作者的研究成果撰寫而成。當前，計算機算力發(fā)生突破，促進了圖形顯示技術、人工智能技術廣泛、深入發(fā)展，加速了人機交互水平的提升。虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實（VR/AR）技術作為新一代的可視化和人機交互手段，已成為智能制造重要的表現(xiàn)方式。
VR/AR是計算機科學領域，主要是多通道感知領域，以及計算機圖形、認知等領域的研究熱點，而智能制造則落腳在大制造、自動化等領域。考慮到這些學科的交叉，在本書中作者從智能制造的設計制造信息集成角度，配合VR/AR的基本實現(xiàn)技術，重點給讀者展示了基于VR/AR的應用技術。
本書共分10章，以智能制造為核心，以數(shù)字主線下的制造上下文信息的流動研究為脈絡，主要介紹了VR/AR的可視化技術、人機交互界面技術，同時介紹了主流的工具集，并給出了其案例實現(xiàn)，以便有興趣的科研人員參考。
作者從事先進制造、VR/AR的研究已逾20年。本書在內容上盡可能涵蓋當前VR/AR的主要應用技術。但作為新興的技術，智能制造VR/AR正處在快速發(fā)展階段，基于VR/AR的智能制造構架體系、實現(xiàn)手段、表達方式等的變化日新月異。很多重要、前沿的實現(xiàn)方式本書都沒有涉及，尤其是新一代的圖形學技術本身，本書仍然采用了較為經(jīng)典的實現(xiàn)方式。本書采用了一些主流研究機構的原型/源碼，供讀者參考。
智能制造技術的變化日新月異，VR/AR技術發(fā)展極為迅速。新的技術手段必然對智能制造有非常大的促進，目前還沒有相應書籍來介紹這種跨學科技術的融合。作者才疏學淺，對各個領域的理解也比較膚淺，對理論研究的深入程度還遠遠不夠，書中難免有錯誤和不妥之處，懇請讀者批評指正。
東華大學副教授，主要研究領域為：1.智能制造，2.虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實，3.機器學習及其應用；目前承擔的科研項目有：1.自然基金面上項目：半實物虛擬裝配的建模理論、共融方法及支撐技術；2.自然基金面上項目：大尺度復雜結構產(chǎn)品裝配的胖模型演進與驅動演進；3.海洋工程裝備智能制造綜合標準化試驗驗證。
第1章虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實技術基礎/1
1.1概念與發(fā)展歷程/1
1.1.1VR/AR的特點/4
1.1.2VR/AR內涵與發(fā)展/5
1.2VR/AR的基本原理/7
1.2.1VR/AR的計算機圖形基礎/7
1.2.2沉浸顯示基本原理/14
1.2.3自然交互基本原理/17
1.2.4虛實場景融合基本原理/19
1.3基于VR/AR的典型制造業(yè)應用場景/21
1.3.1虛擬裝配/21
1.3.2工廠虛擬布局與規(guī)劃/22
1.3.3自動化仿真/22
1.3.4生產(chǎn)作業(yè)虛擬培訓/23
第2章智能制造體系與關鍵技術/26
2.1智能制造體系/26
2.1.1定義與參考模型/26
2.1.2以CPS為核心的智能制造關鍵技術/36
2.2VR/AR技術驅動的智能制造系統(tǒng)/50
2.2.1系統(tǒng)框架/51
2.2.2關鍵技術/57
2.3VR/AR技術的制造業(yè)應用挑戰(zhàn)/65
第3章基于VR/AR的制造系統(tǒng)建模與仿真技術/68
3.1面向VR/AR的大規(guī)模三維建模關鍵技術/68
3.1.1大規(guī)模場景建模技術/68
3.1.2大規(guī)模場景的實時處理/89
3.1.3大規(guī)模場景中的交互操作/96
3.1.4大規(guī)模場景真實感場景渲染技術/102
基于VR/AR的智能制造技術目錄3.2虛擬工廠三維建模方法/111
3.2.1制造場景建模/112
3.2.2虛擬工廠的三維布局建模/114
3.2.3虛擬工廠建模案例/126
3.3VR環(huán)境中的生產(chǎn)系統(tǒng)布局仿真/132
3.3.1三維虛擬工廠模型的靜態(tài)空間評價/132
3.3.2生產(chǎn)過程的運動仿真與評價/138
3.3.3某飛機虛擬工廠布局優(yōu)化實例/157
第4章智能制造系統(tǒng)虛實信息集成與可視化/162
4.1基于數(shù)字主線的制造系統(tǒng)虛實信息集成/162
4.1.1數(shù)字主線相關概念/162
4.1.2基于數(shù)字主線的信息集成框架/168
4.1.3數(shù)字主線的數(shù)據(jù)采集技術/172
4.1.4基于VR/AR的數(shù)字主線體系/182
4.2基于MBD的產(chǎn)品模型集成及可視化/185
4.2.1基于MBD的產(chǎn)品模型集成/185
4.2.2制造上下文中的產(chǎn)品多尺度信息集成/198
4.2.3VR/AR環(huán)境下的MBD可視化/204
4.3產(chǎn)品多學科分析科學計算可視化/211
4.3.1工程數(shù)據(jù)可視化表達/211
4.3.2融合多學科數(shù)據(jù)的可視化/214
4.4制造過程信息集成與可視化/219
4.4.1基于知識圖譜的制造上下文數(shù)據(jù)集成/219
4.4.2制造信息知識圖譜信息存儲模式/226
第5章智能制造中的VR/AR人機交互技術/232
5.1VR/AR中的人機交互技術/232
5.1.1人機交互概念/232
5.1.2VR/AR中人機交互技術/234
5.2手繪草圖交互識別技術/241
5.2.1基于人工智能的三維草圖識別/241
5.2.2基于手繪的三維物體交互設計與分析/243
5.3虛擬裝配維護中的人機交互/246
5.3.1裝配交互方式/246
5.3.2實時智能化引導技術/248
5.3.3裝配/維護系統(tǒng)的交互式作業(yè)流程/252
5.4增強現(xiàn)實系統(tǒng)的編輯交互技術/255
5.4.1編輯工具交互設計/255
5.4.2靜態(tài)場景編輯方法/257
第6章基于VR/AR的數(shù)字孿生技術/261
6.1數(shù)字孿生與VR/AR/261
6.1.1數(shù)字孿生概述/261
6.1.2智能制造系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型/273
6.1.3基于VR/AR的數(shù)字孿生系統(tǒng)與關鍵技術/277
6.2基于 VR/AR 的產(chǎn)品數(shù)字孿生/298
6.2.1產(chǎn)品數(shù)字孿生驅動下的外觀評估/298
6.2.2產(chǎn)品數(shù)字孿生驅動下的裝配作業(yè)指導與評估/300
6.2.3產(chǎn)品數(shù)字孿生驅動下的制造偏差評估/302
6.2.4典型應用案例/307
6.3基于VR/AR的制造數(shù)字孿生技術/310
6.3.1制造數(shù)字孿生驅動下的加工過程監(jiān)控/311
6.3.2制造數(shù)字孿生驅動下的制造物流調度/314
6.3.3制造數(shù)字孿生驅動下的制造計劃執(zhí)行監(jiān)控/319
6.4VR/AR環(huán)境下的產(chǎn)品在役運行數(shù)字孿生/323
6.4.1性能數(shù)字孿生驅動下的設備健康狀況維護/323
6.4.2性能數(shù)字孿生驅動下的制造系統(tǒng)性能分析/328
6.4.3小結/345
第7章基于VR/AR的制造大數(shù)據(jù)可視化/346
7.1制造大數(shù)據(jù)概述/346
7.1.1制造大數(shù)據(jù)特征/346
7.1.2制造大數(shù)據(jù)來源及類型/349
7.1.3制造大數(shù)據(jù)體系與關鍵技術/352
7.2基于VR/AR的制造大數(shù)據(jù)可視化技術/361
7.2.1大數(shù)據(jù)可視化技術/362
7.2.2基于VR/AR的大數(shù)據(jù)可視化表達/365
7.2.3基于VR/AR的制造大數(shù)據(jù)挖掘與交互/386
7.3制造大數(shù)據(jù)可視化工具/391
7.3.1WebXR技術/391
7.3.2基于WebVR的可視化開發(fā)工具Dash/392
第8章基于VR/AR的典型智能制造應用案例/395
8.1航空發(fā)動機智能輔助裝配/395
8.1.1案例介紹/395
8.1.2軟硬件系統(tǒng)/398
8.1.3基于AR的輔助裝配/403
8.2基于AR的線纜裝配/409
8.2.1基于AR的線纜裝配平臺/410
8.2.2線纜虛擬裝配流程/412
8.3復雜裝備誘導維修/416
8.3.1案例介紹/416
8.3.2軟硬件系統(tǒng)/418
8.3.3基于AR的誘導性維修/421
8.4基于VR的航天薄壁件制造過程仿真/424
8.4.1案例介紹/424
8.4.3軟硬件系統(tǒng)/425
8.4.4基于VR的多尺度信息可視化系統(tǒng)/427
8.5火箭箭體制造車間實時管控/430
8.5.1案例介紹/430
8.5.2軟硬件系統(tǒng)/431
8.5.3火箭箭體制造車間運行實時監(jiān)控/438
第9章VR/AR支撐工具集/446
9.1VR/AR系統(tǒng)/446
9.1.1VR系統(tǒng)/446
9.1.2AR系統(tǒng)/449
9.1.3大型沉浸式VR系統(tǒng)搭建/453
9.2典型商業(yè)開發(fā)工具/467
9.2.1Unity3D/467
9.2.2達索3DExcite/473
9.3典型開發(fā)工具包/474
9.3.1OpenSceneGraph/474
9.3.2PTC Vuforia/477
9.3.3Apple ARKit/482
9.3.4Google ARCore/488
9.4自主智能制造軟件平臺/493
9.4.1系統(tǒng)框架/493
9.4.2主要功能介紹/495
第10章VR/AR技術發(fā)展趨勢與展望/501
10.15G與VR/AR融合/501
10.1.1制造過程海量數(shù)據(jù)的低延時傳輸/503
10.1.2制造物聯(lián)網(wǎng)的高密度互聯(lián)互通/504
10.1.3制造過程的“第一視角”人在回路協(xié)同/505
10.1.4面向制造的云AR/VR平臺/507
10.2AI與VR/AR深度融合/508
10.2.1AI輔助下的VR/AR/509
10.2.2VR/AR構建AI智能助手/513
10.3VR/AR的工業(yè)應用標準/515
10.3.1基于AR的維修維護標準/515
10.3.2AR/VR的物聯(lián)網(wǎng)接口標準/516
參考文獻/517
書單推薦
