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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4.0 13

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2025 16

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