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本專著主要介紹虛擬製造國內外研究概況、研究的目的和意義以及主要研究工作。提出了建立虛擬製造系統的框架結構，虛擬製造系統的三級結構，虛擬製造的實施對產品開發、企業組織、技術、管理和人員等方面的影響。討論基於虛擬原型的設計過程模型的生成，基於虛擬原型和設計過程集成建模的、面向並行工程的設計過程管理，產品設計綜合評價的原理和三維體系結構，以實現在產品設計的各個階段，在不同層次上對產品設計進行多角度的評價，為設計決策提供所設計產品綜合性能的評價。在分析坐標測量機研究現狀的基礎上，基於前面章節對快速原型虛擬逼真設計的論述，研究快速原型虛擬逼真設計在坐標測量機研制上的應用等。
目次
第1章 緒論
1.1 虛擬製造國內外研究概況
1.1.1 產生的背景
1.1.2 虛擬製造的概念
1.1.3 研究現狀和關鍵技術
1.2 研究目的和意義
1.3 研究方法和實施過程、工程項目背景以及主要研究工作
1.3.1 研究方法和實施過程
1.3.2 工程項目背景
1.3.3 主要研究工作
第2章 虛擬製造系統體系結構及實施途徑
2.1 虛擬製造的概念
2.2 虛擬製造系統的技術群及其功能
2.2.1 實現製造企業產品開發過程的集成
2.2.2 實現了虛擬產品設計/虛擬製造仿真閉環產品開發模式
2.2.3 提高產品開發過程中的決策和控制能力
2.2.4 提高企業自我調節、自我完善、自我改造和自我發展的能力
2.3 虛擬製造系統的體系結構
2.3.1 基於黑板控制系統的分布式並行處理協同求解
2.3.2 基子集成過程建模實現產品開發過程管理與控制
2.4 虛擬製造實施的三個層次
2.4.1 虛擬製造哲理和方法論的指導意義
2.4.2 虛擬製造技術與系統的原理和方法論的研究
2.4.3 虛擬製造系統的建立
2.5 虛擬製造的實施對製造企業諸要素的影響
2.5.1 在產品方面——虛擬產品開發
2.5.2 在組織結構方面——組織結構的虛擬化
2.5.3 在管理方面——虛擬工作空間
2.5.4 在技術方面——各種先進製造技術和方法的大量應用
2.5.5 在人的方面
2.6 建立虛擬製造系統的四級規模
2.6.1 單元級
2.6.2 過程級
2.6.3 企業級
2.6.4虛擬公司級
2.7 影響虛擬製造實施的關鍵因素
2.8 小結
第3章 快速原型虛擬逼真設計原理及體系結構研究
3.1 引言
3.1.1 設計過程的特點
3.1.2 設計發展趨勢
3.1.3 虛擬原型仿真（VPS）和虛擬產品開發（VDP）
3.2 快速原型虛擬逼真設計的概念和特點
3.2.1 快速原型虛擬逼真設計的概念
3.2.2 快速原型虛擬逼真設計的特點
3.3 快速原型虛擬逼真設計的原理
3.4 快速原型虛擬逼真設計的主要研究內容
3.4.1 關鍵技術層
3.4.2 原型系統層
3.4.3 開發環境層
3.5 快速原型虛擬逼真設計模型
3.6 快速原型虛擬逼真設計的體系結構、流程以及主要功能
3.6.1 快速原型虛擬逼真設計的體系結構
3.6.2 快速原型虛擬逼真設計的流程
3.6.3 快速原型虛擬逼真設計的主要功能
3.7 小結
第4章 基於Meta模型的虛擬原型及其主動信息服務
4.1 虛擬原型的概念
4.2 虛擬原型的功能要求
4.3 虛擬原型的特性
4.4 基於Meta模型實現多模型管理的一體化
4.4.1 產品信息描述的多樣性和靈活性
4.4.2 Meta模型
4.5 虛擬原型的信息組織
4.6 基於虛擬原型4個機制實現主動信息服務
4.6.2 決策機制
4.6.3 調度機制
4.6.4 控制機制
4.7 基於虛擬原型、面向產品族的設計
4.8 小結
第5章 基於集成產品與設計過程建模的設計過程管理
5.1 集成虛擬原型和設計過程模型的概念
5.2 基子集成虛擬原型與過程建模的設計過程管理模型
5.3 基於集成產品與過程建模的設計過程管理的層次結構
5.3.1 產品信息管理（VP模型層）
5.3.2 集成虛擬原型和設計過程模型建模（VP+PM模型層）
5.3.3 基子集成虛擬原型和設計過程模型的設計過程管理層
5.3.4 產品開發過程實施（實施層）
5.4 通過初步設計信息交換加快設計進程
5.4.1 設計活動的分類
5.4.2 並行遞進迭代問題
5.5 以人為中心的產品開發過程實施的組織——智能企業
5.5.1 智能企業層次結構
5.5.2 控制和協調機制
5.6 小結
第6章 產品設計綜合評價原理、體系結構和方法
6.1 產品設計綜合評價（PDSE）的概念及特點
6.1.1 產品設計綜合評價的概念
6.1.2 產品設計綜合評價的特點
6.2 產品設計綜合評價模型
6.3 產品設計綜合評價原理
6.3.1 面向並行工程的分階段、多層次、多角度的綜合評價
6.3.2 產品開發過程中面向整個產品生命周期的綜合評價模型的動態生成
6.3.3 基於虛擬原型和虛擬環境下仿真的評價
6.4 產品設計綜合評價系統體系結構
6.4.1 產品設計綜合評價體系結構中的產品生命周期的各個階段
6.4.2 產品設計綜合評價體系結構中的各個評價層次
6.4.3 產品設計綜合評價體系結構中的時間、質量及成本的各種組合
6.5 產品設計綜合評價的實施方法
6.5.1 產品設計綜合評價規劃與控制快速原型虛擬逼真設計
6.5.2 產品評價模型動態生成
6.5.3 綜合分析與評價模塊
6.5.4 基於產品設計質量評價的產品設計修改和優化過程
6.6 小結
第7章 坐標測量機快速原型虛擬逼真設計與虛擬誤差補償
7.1 坐標測量機研究現狀
7.2 坐標測量機快速原型虛擬逼真設計思想
7.2.1 利用虛擬原型和仿真代替物理原型，加快產品開發進程，支持並行產品開發
7.2.2 利用虛擬原型和仿真盡早發現問題
7.2.3 對多種方案和思路進行比較，幫助發現解決問題的思路
7.2.4 從整體上對產品設計進行優化
7.3 基於虛擬原型和計算機仿真的坐標測量機設計
7.3.1 虛擬原型和計算機仿真的作用
7.3.2 系統框架
7.4 虛擬原型、計算機仿真與坐標測量機虛擬誤差補償
7.4.1 綜合利用虛擬原形，計算機仿真和物理試驗在坐標測量機誤差補償中的作用
7.4.2 虛擬誤差補償
7.5 小結
第8章 移動橋式三坐標測量機CMM Z003/1077快速原型虛擬逼真設計
8.1 引言
8.2 研究框架
8.3 三坐標測量機熱特性分析及改善對策
8.3.1 試驗方案與內容
8.3.2 試驗結果與分析
8.3.3 改進對策
8.4 模型的建立
8.5 CMM Z003/1077原始設計靜、動、熱特性分析
8.5.1 靜態分析——CMM在自身移動重量下的變形
8.5.2 動態分析——CMM梁柱部分的振動模態和慣性力作用下的動態響應
8.5.3 CMM結構熱變形
8.5.4 兩種虛擬工作條件下的原始設計性能分析
8.6 設計改進
8.6.1 左立柱設計改進
8.6.2 右立柱設計改進
8.6.3 橫梁設計改進
8.6.4 滑架設計改進
8.7 新設計與原始設計的比較
8.8 最優設計
8.9 小結
第9章 結論
參考文獻
1.1 虛擬製造國內外研究概況
1.1.1 產生的背景
1.1.2 虛擬製造的概念
1.1.3 研究現狀和關鍵技術
1.2 研究目的和意義
1.3 研究方法和實施過程、工程項目背景以及主要研究工作
1.3.1 研究方法和實施過程
1.3.2 工程項目背景
1.3.3 主要研究工作
第2章 虛擬製造系統體系結構及實施途徑
2.1 虛擬製造的概念
2.2 虛擬製造系統的技術群及其功能
2.2.1 實現製造企業產品開發過程的集成
2.2.2 實現了虛擬產品設計/虛擬製造仿真閉環產品開發模式
2.2.3 提高產品開發過程中的決策和控制能力
2.2.4 提高企業自我調節、自我完善、自我改造和自我發展的能力
2.3 虛擬製造系統的體系結構
2.3.1 基於黑板控制系統的分布式並行處理協同求解
2.3.2 基子集成過程建模實現產品開發過程管理與控制
2.4 虛擬製造實施的三個層次
2.4.1 虛擬製造哲理和方法論的指導意義
2.4.2 虛擬製造技術與系統的原理和方法論的研究
2.4.3 虛擬製造系統的建立
2.5 虛擬製造的實施對製造企業諸要素的影響
2.5.1 在產品方面——虛擬產品開發
2.5.2 在組織結構方面——組織結構的虛擬化
2.5.3 在管理方面——虛擬工作空間
2.5.4 在技術方面——各種先進製造技術和方法的大量應用
2.5.5 在人的方面
2.6 建立虛擬製造系統的四級規模
2.6.1 單元級
2.6.2 過程級
2.6.3 企業級
2.6.4虛擬公司級
2.7 影響虛擬製造實施的關鍵因素
2.8 小結
第3章 快速原型虛擬逼真設計原理及體系結構研究
3.1 引言
3.1.1 設計過程的特點
3.1.2 設計發展趨勢
3.1.3 虛擬原型仿真（VPS）和虛擬產品開發（VDP）
3.2 快速原型虛擬逼真設計的概念和特點
3.2.1 快速原型虛擬逼真設計的概念
3.2.2 快速原型虛擬逼真設計的特點
3.3 快速原型虛擬逼真設計的原理
3.4 快速原型虛擬逼真設計的主要研究內容
3.4.1 關鍵技術層
3.4.2 原型系統層
3.4.3 開發環境層
3.5 快速原型虛擬逼真設計模型
3.6 快速原型虛擬逼真設計的體系結構、流程以及主要功能
3.6.1 快速原型虛擬逼真設計的體系結構
3.6.2 快速原型虛擬逼真設計的流程
3.6.3 快速原型虛擬逼真設計的主要功能
3.7 小結
第4章 基於Meta模型的虛擬原型及其主動信息服務
4.1 虛擬原型的概念
4.2 虛擬原型的功能要求
4.3 虛擬原型的特性
4.4 基於Meta模型實現多模型管理的一體化
4.4.1 產品信息描述的多樣性和靈活性
4.4.2 Meta模型
4.5 虛擬原型的信息組織
4.6 基於虛擬原型4個機制實現主動信息服務
4.6.2 決策機制
4.6.3 調度機制
4.6.4 控制機制
4.7 基於虛擬原型、面向產品族的設計
4.8 小結
第5章 基於集成產品與設計過程建模的設計過程管理
5.1 集成虛擬原型和設計過程模型的概念
5.2 基子集成虛擬原型與過程建模的設計過程管理模型
5.3 基於集成產品與過程建模的設計過程管理的層次結構
5.3.1 產品信息管理（VP模型層）
5.3.2 集成虛擬原型和設計過程模型建模（VP+PM模型層）
5.3.3 基子集成虛擬原型和設計過程模型的設計過程管理層
5.3.4 產品開發過程實施（實施層）
5.4 通過初步設計信息交換加快設計進程
5.4.1 設計活動的分類
5.4.2 並行遞進迭代問題
5.5 以人為中心的產品開發過程實施的組織——智能企業
5.5.1 智能企業層次結構
5.5.2 控制和協調機制
5.6 小結
第6章 產品設計綜合評價原理、體系結構和方法
6.1 產品設計綜合評價（PDSE）的概念及特點
6.1.1 產品設計綜合評價的概念
6.1.2 產品設計綜合評價的特點
6.2 產品設計綜合評價模型
6.3 產品設計綜合評價原理
6.3.1 面向並行工程的分階段、多層次、多角度的綜合評價
6.3.2 產品開發過程中面向整個產品生命周期的綜合評價模型的動態生成
6.3.3 基於虛擬原型和虛擬環境下仿真的評價
6.4 產品設計綜合評價系統體系結構
6.4.1 產品設計綜合評價體系結構中的產品生命周期的各個階段
6.4.2 產品設計綜合評價體系結構中的各個評價層次
6.4.3 產品設計綜合評價體系結構中的時間、質量及成本的各種組合
6.5 產品設計綜合評價的實施方法
6.5.1 產品設計綜合評價規劃與控制快速原型虛擬逼真設計
6.5.2 產品評價模型動態生成
6.5.3 綜合分析與評價模塊
6.5.4 基於產品設計質量評價的產品設計修改和優化過程
6.6 小結
第7章 坐標測量機快速原型虛擬逼真設計與虛擬誤差補償
7.1 坐標測量機研究現狀
7.2 坐標測量機快速原型虛擬逼真設計思想
7.2.1 利用虛擬原型和仿真代替物理原型，加快產品開發進程，支持並行產品開發
7.2.2 利用虛擬原型和仿真盡早發現問題
7.2.3 對多種方案和思路進行比較，幫助發現解決問題的思路
7.2.4 從整體上對產品設計進行優化
7.3 基於虛擬原型和計算機仿真的坐標測量機設計
7.3.1 虛擬原型和計算機仿真的作用
7.3.2 系統框架
7.4 虛擬原型、計算機仿真與坐標測量機虛擬誤差補償
7.4.1 綜合利用虛擬原形，計算機仿真和物理試驗在坐標測量機誤差補償中的作用
7.4.2 虛擬誤差補償
7.5 小結
第8章 移動橋式三坐標測量機CMM Z003/1077快速原型虛擬逼真設計
8.1 引言
8.2 研究框架
8.3 三坐標測量機熱特性分析及改善對策
8.3.1 試驗方案與內容
8.3.2 試驗結果與分析
8.3.3 改進對策
8.4 模型的建立
8.5 CMM Z003/1077原始設計靜、動、熱特性分析
8.5.1 靜態分析——CMM在自身移動重量下的變形
8.5.2 動態分析——CMM梁柱部分的振動模態和慣性力作用下的動態響應
8.5.3 CMM結構熱變形
8.5.4 兩種虛擬工作條件下的原始設計性能分析
8.6 設計改進
8.6.1 左立柱設計改進
8.6.2 右立柱設計改進
8.6.3 橫梁設計改進
8.6.4 滑架設計改進
8.7 新設計與原始設計的比較
8.8 最優設計
8.9 小結
第9章 結論
參考文獻
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