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機械裝備虛擬現實設計及實例分析(戰略性新興領域十四五高等教育系列教材)

  • 作者：編者:王志華//王學文|責編:徐魯融//安桂芳
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111769590
  • 出版日期：2024/12/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：262
人民幣：RMB 59.8 元      售價：元
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內容大鋼
    本書緊扣「智能製造」與「工業4.0」數字化轉型的時代主題，從機械裝備虛擬現實設計與模擬的角度出發，基於目前使用廣泛、實用性強的Unity3d軟體，結合編者長期積累的科研成果，並綜合考慮前沿性、基礎性與實用性，內容由淺入深，章節順序體現了機械裝備虛擬模擬的開發流程，為讀者展示了完整的工業產品虛擬開發流程與實用技術。本書共分為4篇12章，第1篇為概述與準備，包括整體概述、建模與模型轉換關鍵技術、場景布置與渲染關鍵技術3章內容；第2篇為基本模擬與複雜模擬，包括裝備虛擬裝配關鍵技術、裝備運動模擬關鍵技術、基於物理引擎的模擬、多機運動模擬關鍵技術4章內容；第3篇為模擬支持，包括GUI界面設計關鍵技術、數據處理關鍵技術、人機交互關鍵技術、數據驅動關鍵技術4章內容；第4篇為跨平台設計與發布，僅包括第12章跨平台設計與發布關鍵技術。
    本書可作為普通高等院校機械類專業本科生和研究生教學用書，也可作為相關專業領域工程技術人員的學習與參考用書。
作者介紹
編者:王志華//王學文|責編:徐魯融//安桂芳
目錄
前言
第1篇  概述與準備
  第1章  整體概述
    1.1  機械裝備虛擬現實設計概述
      1.1.1  虛擬現實技術簡介
      1.1.2  機械裝備虛擬設計的基本概念
      1.1.3  機械裝備虛擬現實設計的應用
    1.2  常用虛擬現實開發工具
      1.2.1  常用虛擬現實開發工具及特點
      1.2.2  Unity3d與Unreal Engine的對比和選擇
    1.3  Unity3d開發基礎知識
      1.3.1  Unity3d主界面
      1.3.2  遊戲對象與組件
      1.3.3  場景與資源管理
      1.3.4  腳本編輯
      1.3.5  圖形與效果
    1.4  典型機械裝備虛擬現實設計對象
      1.4.1  煤礦綜采裝備的典型性
      1.4.2  綜采三機的結構與功能
    思考題
  第2章  建模與模型轉換關鍵技術
    2.1  模型調研與分析
    2.2  模型構建方法
      2.2.1  基於CAD軟體的建模
      2.2.2  Unigraphics NX介紹
      2.2.3  SOLIDWORKS介紹
      2.2.4  3ds Max介紹
      2.2.5  實例分析
    2.3  CAD模型與Unity3d模型的轉換關鍵技術
      2.3.1  模型修補技術
      2.3.2  模型參數設置
      2.3.3  模型格式轉換
    思考題
  第3章  場景布置與渲染關鍵技術
    3.1  空間坐標體系
      3.1.1  世界坐標系
      3.1.2  屏幕坐標系
      3.1.3  視口坐標系
      3.1.4  GUI坐標系
    3.2  位置布置
    3.3  材質與紋理
      3.3.1  材質類型選擇與參數調節
      3.3.2  紋理貼圖與調整
    3.4  光照與陰影
      3.4.1  光照模式與設置
      3.4.2  陰影類型與調整
    3.5  實時渲染與性能優化
      3.5.1  實時渲染技術與效果
      3.5.2  GPU特性與渲染管線
    3.6  粒子系統與特效設計

    3.7  相機設置與視角控制
      3.7.1  相機模式選擇與設置
      3.7.2  視角控制與移動方式
    3.8  場景組織與層級管理
      3.8.1  場景結構與布局策略
      3.8.2  層級管理與節點組織
      3.8.3  場景載入與非同步操作
    思考題
第2篇  基本模擬與複雜模擬
  第4章  裝備虛擬裝配關鍵技術
    4.1  Transform組件
      4.1.1  基本屬性介紹
      4.1.2  數學相關概念
      4.1.3  運動方式與控制方法
    4.2  裝配模型操控技術
      4.2.1  選擇
      4.2.2  平移
      4.2.3  旋轉
      4.2.4  模型路徑記錄與回放
    4.3  虛擬裝配演示
      4.3.1  裝配序列與路徑規劃
      4.3.2  動畫演示
    4.4  自動定位約束技術
    思考題
  第5章  裝備運動模擬關鍵技術
    5.1  運動模擬的總體思路
    5.2  父子關係
      5.2.1  父子關係的功能
      5.2.2  父子關係的構建方法
      5.2.3  父子關係的脫離
    5.3  液壓支架的運動模擬
      5.3.1  液壓支架父子關係的建立
      5.3.2  液壓支架的姿態解析
      5.3.3  液壓支架的腳本邏輯
    5.4  採煤機的運動模擬
      5.4.1  採煤機父子關係的建立
      5.4.2  採煤機的姿態解析
      5.4.3  採煤機的腳本邏輯
    5.5  刮板輸送機的運動模擬
      5.5.1  刮板輸送機父子關係的建立
      5.5.2  刮板輸送機的姿態解析
      5.5.3  刮板輸送機的腳本邏輯
    思考題
  第6章  基於物理引擎的模擬
    6.1  物理引擎概述
    6.2  物理引擎組件介紹
      6.2.1  剛體組件的簡介和屬性
      6.2.2  碰撞體組件的簡介和屬性
      6.2.3  觸發器組件簡介
      6.2.4  恆定力組件的簡介和屬性

      6.2.5  關節組件的簡介和分類
    6.3  物理引擎組件的應用
      6.3.1  採運機械裝備碰撞體實例
      6.3.2  採運機械裝備觸發器實例
    思考題
  第7章  多機運動模擬關鍵技術
    7.1  概述
    7.2  複雜運動連接關係的機理解析與虛擬應用
      7.2.1  裝備運動機理的獲取
      7.2.2  運動機理的虛擬應用
    7.3  多機運動虛擬感知與約束技術
      7.3.1  虛擬感測器的建立
      7.3.2  裝備間虛擬約束關係的構建
    7.4  運動虛擬模擬環境設置
    7.5  實例分析
      7.5.1  綜采支運裝備協同運動模擬
      7.5.2  綜采支采裝備協同運動模擬
      7.5.3  綜采採運裝備協同運動模擬
    思考題
第3篇  模擬支持
  第8章  GUI界面設計關鍵技術
    8.1  概述
    8.2  GUI介紹及使用
      8.2.1  GUI基本介紹及特點
      8.2.2  GUI基本控制項
    8.3  UGUI介紹及使用
      8.3.1  UGUI基本介紹及特點
      8.3.2  UGUI基本組件
      8.3.3  UGUI基礎控制項
    8.4  NGUI介紹及使用
      8.4.1  NGUI基本介紹及特點
      8.4.2  NGUI核心控制項
      8.4.3  UI動畫
    8.5  實例分析
    思考題
  第9章  數據處理關鍵技術
    9.1  數據處理概述與軟體耦合運行框架
    9.2  XML與CSV等數據格式傳輸
      9.2.1  XML與CSV數據格式介紹
      9.2.2  CSV在Unity3d中的創建、寫入、讀取、修改
      9.2.3  XML與CSV文件的增刪
    9.3  基於MATLAB的數據傳輸與計算
      9.3.1  MATLAB簡介
      9.3.2  動態鏈接庫封裝（DLL）
      9.3.3  MATLAB運行文件解算以及數據傳輸
    9.4  SQL Server與SQLite數據傳輸
      9.4.1  SQL Server與SQLite介紹
      9.4.2  與Unity3d通信耦合
      9.4.3  Unity3d與SQL Server的數據交互
    9.5  其他數據處理方式

      9.5.1  基於C#的數據處理
      9.5.2  基於Python的數據分析
      9.5.3  本地數據傳輸通道
    9.6  實例分析
    思考題
  第10章  人機交互關鍵技術
    10.1  基於VR的人機交互關鍵技術
      10.1.1  硬體配置要求
      10.1.2  開發環境配置
      10.1.3  HTC Vive手柄
      10.1.4  手柄控制
      10.1.5  UI設計（UGUI）
    10.2  基於HoloLens的人機交互關鍵技術
      10.2.1  基於HoloLens的混合現實技術
      10.2.2  基於HoloLens 2的機械裝備AR/MR巡檢技術
    10.3  基於人體動作識別的交互關鍵技術
      10.3.1  基於Kinect的人體跟蹤技術
      10.3.2  Azure Kinect與Unity3d的配置
    思考題
  第11章  數據驅動關鍵技術
    11.1  單片機簡介
      11.1.1  單片機的基本結構
      11.1.2  單片機的開發
      11.1.3  Arduino的簡介及構成
      11.1.4  Arduino IDM軟體的安裝與使用
      11.1.5  Arduino代碼編寫
    11.2  控制和監測模塊
      11.2.1  動作控制系統
      11.2.2  狀態監測系統
    11.3  液壓支架虛擬監測模擬的通道建立
    11.4  液壓支架樣機監測與控制實例
      11.4.1  單機運動控制
      11.4.2  液壓支架虛擬監測
      11.4.3  液壓支架虛擬控制
    思考題
第4篇  跨平台設計與發布
  第12章  跨平台設計與發布關鍵技術
    12.1  機械裝備跨平台設計概述
    12.2  基於Unity3d的跨平台設計原則與實踐
      12.2.1  統一資源管理與載入策略
      12.2.2  用戶界面的跨平台適配
      12.2.3  輸入與控制處理的統一化
    12.3  Unity3d跨平台性能優化
      12.3.1  平台性能特點分析與對比
      12.3.2  移動設備性能優化實踐
      12.3.3  AR設備性能優化實踐
    12.4  發布與測試
      12.4.1  跨平台發布流程與常見問題
      12.4.2  跨平台注意事項/257Aa1思考題
參考文獻

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