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第1章 绪论1

1.1 智能制造的内涵与特点1

1.1.1 智能制造的技术内涵1

1.1.2 数字制造与智能制造的联系与区别2

1.1.3 智能制造的主要特点3

1.2 智能制造的十项技术基础4

1.3 智能制造的关键环节10

1.3.1 智能设计10

1.3.2 智能加工11

1.3.3 智能装配12

1.3.4 智能服务13

1.4 国内外智能制造的国家战略及应用现状13

1.4.1 德国工业4.013

1.4.2 美国先进制造业国家战略计划15

1.4.3 日本物联网升级制造模式15

1.4.4 中国制造202516

1.4.5 企业智能制造应用现状17

1.5 从数字制造到智能制造发展的技术途径19

1.5.1 从数字制造到智能制造的三大模式19

1.5.2 从数字制造到智能制造的具体途径20

1.6 本章小结22

参考文献23

第2章 智能设计：设计方案的映射与决策24

2.1 引言24

2.1.1 设计方案的生成25

2.1.2 方案的评价与决策25

2.2 基于物元分析的产品设计知识获取建模26

2.2.1 产品设计实例物元模型的建立26

2.2.2 产品设计事物元31

2.2.3 产品设计实例关联信息的建立35

2.2.4 实例分析36

2.3 基于演化博弈的产品方案设计功构映射39

2.3.1 需求满足驱动的产品设计特性获取39

2.3.2 产品方案设计的功能功构多域映射42

2.3.3 产品方案设计的演化博弈综合映射44

2.3.4 实例分析48

2.4 基于量词约束满足的产品设计方案稳健分析51

2.4.1 产品设计方案的量词约束满足建模52

2.4.2 产品设计方案的可行区间搜索映射54

2.4.3 产品设计方案的信息熵稳健决策55

2.4.4 实例分析57

2.5 基于直觉模糊集的产品设计方案多属性决策61

2.5.1 产品设计方案优化决策的混合建模62

2.5.2 产品设计方案的决策试验评价分析63

2.5.3 产品设计方案的多准则妥协解排序64

2.5.4 实例分析67

2.6 本章小结71

参考文献71

第3章 智能设计：基于知识的协同求解方法73

3.1 引言73

3.2 智能设计中的等效设计求解73

3.2.1 相似组合模型的参数摄动等效简化技术74

3.2.2 参数不确定性分析的模型等效求解技术79

3.3 几何结构变异设计的智能求解85

3.3.1 二维图元结构剪取与贴合的基准融合求解方法85

3.3.2 三维几何结构移植的产品结构变异设计求解97

3.4 产品模块配置设计的智能求解108

3.4.1 产品模块与配置规则的多域属性池构建方法108

3.4.2 产品族配置模板的动态再生重构与智能进化求解113

3.5 应用实例115

3.6 本章小结118

参考文献118

第4章 智能加工：加工工艺的智能优化120

4.1 加工工艺的智能规划123

4.1.1 加工工艺数据知识发现的一般流程123

4.1.2 加工工艺数据挖掘与知识发现技术124

4.1.3 基于工艺知识库的工艺知识智能推理127

4.2 加工性能的智能预测130

4.2.1 基于加工过程仿真的产品工艺性能可视化预测130

4.2.2 基于近似响应面模型的产品工艺性能智能预测132

4.2.3 基于模糊变权法的产品工艺性能智能综合评价134

4.3 加工参数的智能优选141

4.3.1 基于变粒度的加工工艺参数多目标优化模型构建141

4.3.2 基于信噪比与TOPSIS的加工参数多目标稳健设计143

4.3.3 基于多智能计算技术融合的加工工艺参数快速寻优149

4.4 本章小结154

参考文献154

第5章 智能加工：加工过程的智能监控157

5.1 引言157

5.2 加工过程的机器视觉检测158

5.2.1 概述158

5.2.2 机器视觉检测方法与步骤158

5.2.3 机器视觉检测系统159

5.2.4 微型钻头磨损状态的机器视觉检测160

5.3 加工过程的热特性检测与辨识162

5.3.1 概述162

5.3.2 机床热特性检测163

5.3.3 机床主轴热特性快速辨识165

5.4 加工动态综合误差建模与补偿167

5.4.1 概述167

5.4.2 机床动态综合误差建模168

5.4.3 机床动态综合误差补偿170

5.5 本章小结171

参考文献172

第6章 智能加工：加工质量的智能检测173

6.1 引言173

6.2 基于可见光成像形状特征的零件表面缺陷检测175

6.2.1 潜在缺陷区域分割技术175

6.2.2 块状与线形缺陷区域的形状特征提取176

6.2.3 块状与线形缺陷的分类识别181

6.3 基于射线成像山峰定位的零件内部缺陷检测185

6.3.1 基于山峰定位的内部缺陷区域定位186

6.3.2 基于种子填充的内部缺陷精确检测190

6.4 基于红外成像稀疏表示的零件动态缺陷检测193

6.4.1 红外动态缺陷检测原理194

6.4.2 基于稀疏表示的动态缺陷检测197

6.5 本章小结205

参考文献205

第7章 智能装配：基于智能导航的装配精确定位技术208

7.1 引言208

7.2 基于AGV的装配物料精确定位技术210

7.2.1 AGV定位方法分类210

7.2.2 物料物流系统建模方法212

7.2.3 多传感器多AGV协同定位技术213

7.2.4 装配物料定位精度分析214

7.3 装配工装夹具精确定位技术215

7.3.1 空间曲面多点定位理论215

7.3.2 装配工装夹持顺序优化设计215

7.3.3 柔性夹持工装运动性能分析217

7.3.4 装配夹具定位方案定位质量分析218

7.4 装配机器人精确装配操作技术219

7.4.1 基于连续接触模型的含间隙机器人动力学建模219

7.4.2 基于轨迹规划的含间隙运动副反力的动态响应谱220

7.4.3 机器人运动副元素接触状况分析221

7.5 本章小结226

参考文献226

第8章 智能装配：装配序列与装配分组的智能规划技术229

8.1 引言229

8.2 智能计算驱动的装配序列规划230

8.2.1 基于遗传算法的装配序列计算230

8.2.2 基于蚁群算法的装配序列计算230

8.2.3 基于粒子群算法的装配序列计算232

8.2.4 基于神经网络的装配序列计算232

8.3 智能计算驱动的装配路径规划232

8.3.1 智能化虚拟装配碰撞检测233

8.3.2 基于空间扫略的装配路径规划234

8.3.3 基于遗传算法的装配路径优化234

8.4 基于装配序列偏差传递模型的装配精度分析234

8.4.1 基于尺寸变动度的装配序列评价准则建立235

8.4.2 基于变动关系矩阵的传递模型构建237

8.4.3 基于偏差传递模型的装配精度智能计算241

8.5 基于配合精度波动控制的装配分组定向优化246

8.5.1 基于装配件敏感度分析的选配基准提取246

8.5.2 基于中心定位的自适应分组方案构建248

8.5.3 基于分组稳定性分析的分组边界变动控制252

8.5.4 基于定向进化算法的分组方案优化253

8.6 本章小结255

参考文献256

第9章 智能装配：装配预紧力与装配质量智能分析技术258

9.1 引言258

9.2 装配预紧力测量与控制259

9.2.1 装配预紧力测量方法259

9.2.2 装配预紧力控制方法262

9.3 基于不完备样本多准则修正的装配性能预测266

9.3.1 基于测量数据拓扑距离的特征参数粗大误差处理267

9.3.2 基于灰熵关联分析的影响性能因素筛选268

9.3.3 基于几何变动有限元模拟的特征参数修正269

9.3.4 物理模型与神经网络相结合的装配性能预测修正272

9.4 本章小结275

参考文献276

第10章 智能服务：挖掘客户隐式需求的智能服务技术278

10.1 引言278

10.2 面向装备设计的需求获取与智能知识服务282

10.2.1 基于多色集合的客户需求域层转换方法282

10.2.2 变权分层扩散激活的设计知识智能服务285

10.3 面向装备服役的状态预警与工况调节服务291

10.3.1 装备服役数据时间序列分析的状态诊断291

10.3.2 装备服役的状态预警与智能工况调节293

10.4 应用实例295

10.4.1 挖掘客户需求的智能服务系统295

10.4.2 数控机床云资源设计服务296

10.4.3 空分成套装备的智能服役服务300

10.5 本章小结303

参考文献303