机械装备虚拟现实设计及实例分析

本书紧扣“智能制造”与“ 工业4.0”数字化转型的时代 主题，从机械装备虚拟现实 设计与仿真的角度出发，基 于目前使用广泛、实用性强 的Unity3d软件，结合编者 长期积累的科研成果，并综 合考虑前沿性、基础性与实 用性，内容由浅入深，章节 顺序体现了机械装备虚拟仿 真的开发流程，为读者展示 了完整的工业产品虚拟开发 流程与实用技术。本书共分 为4篇12章，第1篇为概述 与准备，包括整体概述、建 模与模型转换关键技术、场 景布置与渲染关键技术3章 内容；第2篇为基本仿真与 复杂仿真，包括装备虚拟装 配关键技术、装备运动仿真 关键技术、基于物理引擎的 仿真、多机运动仿真关键技 术4章内容；第3篇为仿真支 持，包括GUI界面设计关键 技术、数据处理关键技术、 人机交互关键技术、数据驱 动关键技术4章内容；第4篇 为跨平台设计与发布，仅包 括第12章跨平台设计与发布 关键技术。 本书可作为普通高等院 校机械类专业本科生和研究 生教学用书，也可作为相关 专业领域工程技术人员的学 习与参考用书。

前言 第1篇 概述与准备 第1章 整体概述 1.1 机械装备虚拟现实设计概述 1.1.1 虚拟现实技术简介 1.1.2 机械装备虚拟设计的基本概念 1.1.3 机械装备虚拟现实设计的应用 1.2 常用虚拟现实开发工具 1.2.1 常用虚拟现实开发工具及特点 1.2.2 Unity3d与Unreal Engine的对比和选择 1.3 Unity3d开发基础知识 1.3.1 Unity3d主界面 1.3.2 游戏对象与组件 1.3.3 场景与资源管理 1.3.4 脚本编辑 1.3.5 图形与效果 1.4 典型机械装备虚拟现实设计对象 1.4.1 煤矿综采装备的典型性 1.4.2 综采三机的结构与功能 思考题 第2章 建模与模型转换关键技术 2.1 模型调研与分析 2.2 模型构建方法 2.2.1 基于CAD软件的建模 2.2.2 Unigraphics NX介绍 2.2.3 SOLIDWORKS介绍 2.2.4 3ds Max介绍 2.2.5 实例分析 2.3 CAD模型与Unity3d模型的转换关键技术 2.3.1 模型修补技术 2.3.2 模型参数设置 2.3.3 模型格式转换 思考题 第3章 场景布置与渲染关键技术 3.1 空间坐标体系 3.1.1 世界坐标系 3.1.2 屏幕坐标系 3.1.3 视口坐标系 3.1.4 GUI坐标系 3.2 位置布置 3.3 材质与纹理 3.3.1 材质类型选择与参数调节 3.3.2 纹理贴图与调整 3.4 光照与阴影 3.4.1 光照模式与设置 3.4.2 阴影类型与调整 3.5 实时渲染与性能优化 3.5.1 实时渲染技术与效果 3.5.2 GPU特性与渲染管线 3.6 粒子系统与特效设计 3.7 相机设置与视角控制 3.7.1 相机模式选择与设置 3.7.2 视角控制与移动方式 3.8 场景组织与层级管理 3.8.1 场景结构与布局策略 3.8.2 层级管理与节点组织 3.8.3 场景加载与异步操作 思考题 第2篇 基本仿真与复杂仿真 第4章 装备虚拟装配关键技术 4.1 Transform组件 4.1.1 基本属性介绍 4.1.2 数学相关概念 4.1.3 运动方式与控制方法 4.2 装配模型操控技术 4.2.1 选择 4.2.2 平移 4.2.3 旋转 4.2.4 模型路径记录与回放 4.3 虚拟装配演示 4.3.1 装配序列与路径规划 4.3.2 动画演示 4.4 自动定位约束技术 思考题 第5章 装备运动仿真关键技术 5.1 运动仿真的总体思路 5.2 父子关系 5.2.1 父子关系的功能 5.2.2 父子关系的构建方法 5.2.3 父子关系的脱离 5.3 液压支架的运动仿真 5.3.1 液压支架父子关系的建立 5.3.2 液压支架的姿态解析 5.3.3 液压支架的脚本逻辑 5.4 采煤机的运动仿真 5.4.1 采煤机父子关系的建立 5.4.2 采煤机的姿态解析 5.4.3 采煤机的脚本逻辑 5.5 刮板输送机的运动仿真 5.5.1 刮板输送机父子关系的建立 5.5.2 刮板输送机的姿态解析 5.5.3 刮板输送机的脚本逻辑 思考题 第6章 基于物理引擎的仿真 6.1 物理引擎概述 6.2 物理引擎组件介绍 6.2.1 刚体组件的简介和属性 6.2.2 碰撞体组件的简介和属性 6.2.3 触发器组件简介 6.2.4 恒定力组件的简介和属性 6.2.5 关节组件的简介和分类 6.3 物理引擎组件的应用 6.3.1 采运机械装备碰撞体实例 6.3.2 采运机械装备触发器实例 思考题 第7章 多机运动仿真关键技术 7.1 概述 7.2 复杂运动连接关系的机理解析与虚拟应用 7.2.1 装备运动机理的获取 7.2.2 运动机理的虚拟应用 7.3 多机运动虚拟感知与约束技术 7.3.1 虚拟传感器的建立 7.3.2 装备间虚拟约束关系的构建 7.4 运动虚拟仿真环境设置 7.5 实例分析 7.5.1 综采支运装备协同运动仿真 7.5.2 综采支采装备协同运动仿真 7.5.3 综采采运装备协同运动仿真 思考题 第3篇 仿真支持 第8章 GUI界面设计关键技术 8.1 概述 8.2 GUI介绍及使用 8.2.1 GUI基本介绍及特点 8.2.2 GUI基本控件 8.3 UGUI介绍及使用 8.3.1 UGUI基本介绍及特点 8.3.2 UGUI基本组件 8.3.3 UGUI基础控件 8.4 NGUI介绍及使用 8.4.1 NGUI基本介绍及特点 8.4.2 NGUI核心控件 8.4.3 UI动画 8.5 实例分析 思考题 第9章 数据处理关键技术 9.1 数据处理概述与软件耦合运行框架 9.2 XML与CSV等数据格式传输 9.2.1 XML与CSV数据格式介绍 9.2.2 CSV在