近年来汽车市场竞争日趋激烈,用户个性化需求不断提高,汽车生产方式正由大批量生产转向大规模、小批量、多品种、快节拍的柔性生产转变,这使汽车制造向数字化、智能化、可视化发展成为必然趋势。本文旨在针对汽车装配线具有系统结构多层次、设备种类多样化、工况环境复杂多变、大量多源异构信息并存等特点以及全息、实时、透明的生产管控需求,研发汽车装配线多层次、多信息融合的3D虚拟监控系统,通过物联网技术与计算机图形图像技术相结合,以友好的3D人机交互方式实现汽车装配生产深度而高效的可视化管理,提高汽车生产装配过程管理的透明度和便捷性,进而为可持续生产和工艺优化决策提供支持。本文具体研究工作如下:首先,基于汽车装配线可视化监控的需求分析和系统目标设计分析,建立了汽车装配线多层次、多信息融合的3D虚拟监控系统架构,分别设计了3D实时可视化管控系统的体系结构、运行模式、功能结构和网络拓扑结构。然后根据设计的系统架构,针对其中两个关键技术,整线制造信息集成处理技术和制造场景3D可视化同步实现技术分别开展研究。在制造信息集成与处理方面,根据汽车装配线特点和多维信息感知需求,提出了多源异构信息的采集策略,设计了面向多层次监控的信息集成方案;针对多层次多维度状态信息的关联特性,提出了基本状态和复合状态的状态特征识别方法;针对复合状态融合识别难题,提出一种支持向量机与证据理论相结合的多信息融合技术,并通过数值案例验证了其有效性。在汽车装配线制造场景3D可视化同步实现方面,分别研究了实景监控静态场景和动态场景的同步映射与优化技术。静态映射研究通过制造对象三维建模、静态虚拟场景构建、场景光源优化、静态模型优化等技术优化复杂制造场景的3D静态显示;考虑制造过程的动态变化特点与管控实时性要求,为解决场景动态显示的同步性难题,提出了装备系统动态特征与工艺行为逻辑并行驱动的模型行为控制技术与场景显示前馈控制方法,实现基于实时监控数据的系统动态同步监控。最后,以摩擦驱动的汽车总装滑板输送线及其自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)辅料输送系统为例,开发了该应用对象的3D虚拟监控系统,详细阐述了该系统信息采集、集成、处理的方案以及3D虚拟监控可视化的实现步骤,场景显示与状态监控的应用结果验证了本文所提出的核心技术的可行性和有效性。