面向数字孪生车间的三维可视化交互系统（英文）

为了提升数字孪生车间人—物理—虚拟的协调与融合,对数字孪生车间的三维可视化监控与人机交互进行研究.首先,提出了一种新的面向数字孪生车间的三维可视化交互系统六维模型,由于传统的数字孪生五维模型忽略了人机交互的重要性,因此增加了用户终端新维度;然后,提出了一种车间生产过程分层实时数据驱动映射模型,同时,提出了基于OPC UA的工业物联网实时数据采集方法.基于系统六维模型,介绍了基于虚拟现实的三维可视化虚拟环境创建流程,以及基于数据管理云平台的数据驱动流程.最后,以叶片转子试验车间为对象对系统六维模型进行验证,开发了三维可视化交互系统.结果表明,该系统的透明度更高,实时数据驱动更高效,促进了人—物理—虚拟的协调与融合,对于数字孪生车间建设具有现实意义.     

基于Unity的制造业自动化生产线数字孪生平台设计

为实现制造业自动化生产线的优化运营,设计了基于Unity的数字孪生平台。首先,利用SolidWorks软件进行三维建模,在Unity平台中按与物理生产线1：1的尺寸比例完成虚拟自动化生产线的搭建;其次,在Unity平台中建立工业机器人数学模型,利用D-H参数表,进行正、逆运动学求解,实现对工业机器人的运动控制;最后,基于Snap7协议实现西门子PLC与Unity平台的数据交互。结果表明,通过数字孪生平台,可以实现生产线全流程的可视化,从而能够更好地了解生产线的运行状态,及时发现问题和解决问题。     

面向智能制造仿真实验的产线数字孪生建模

针对智能制造领域人才培养中,实践教学存在的成本高、安全保证难等问题,该研究构建了智能制造仿真实验系统。首先,以智能产线为基础、车间信息化平台为桥梁,融合产线数字孪生技术,构建了面向智能制造仿真实验的数字孪生系统框架;其次,对系统中包含的产线物理实体模型、数据采集及车间信息化平台、数字孪生产线的多维度模型及智能制造仿真实验平台展开了详细阐述;最后设计产线生产调度优化实验,验证了该数字孪生仿真实验系统的有效性。     

基于数字孪生的智能生产线构建及教学实践

结合智能制造相关专业教学及实践要求，综合分析了3C产品的结构及工艺特点，构建了一条智能柔性生产线，适用于PLC应用技术、工业机器人应用技术和智能制造生产线综合实践等课程的教学工作。受限于成本及复杂的流程等因素，对于智能生产线运行、调试及工艺验证等技能、知识领域，难以组织较大规模且高效的实践教学。基于数字化设计、机电一体化、虚拟仿真等多学科交叉技术而开发了生产线数字孪生模型并用于实践教学。实践表明，该生产线运行过程稳定，孪生模型与实物高度对应，在教学过程支撑了生产线建模设计、数字孪生仿真设计、机器人离线编程、运动部件轨迹规划及定义、虚拟PLC编程及通信配置等实践教学项目。数字孪生模型可以代替物理空间的生产线实物用于全流程实践项目教学，开辟了创新性的实践教学模式。     

基于数字孪生模拟的饱和非线性实验教学方法研究

为实现自动控制理论非线性教学中理论分析与实验验证的结合,以哈尔滨工业大学-伊顿工程实践教育中心为依托,建立了传递函数模型、Nyquist稳定性分析与实验测试相结合的数字孪生教学体系。以直流电动机电枢电流振荡为背景,突出电动机实体与虚拟模型之间的双向数据流动控制,据此建立实时数据监测→传递函数推导→电枢参数评估→饱和非线性预测→振荡电流实测→非线性控制分析的数字孪生教学模式。电动机虚拟建模机理分析与电枢电流振荡测试相互印证,有效增强了非线性理论教学的直观性,获得学生好评。     

基于数字孪生的高校实验室高温设备智能化监管体系的探究

针对目前高校实验室高温设备的智能化监控力度低和缺乏数字化模型以及事故频发等问题,在基于数字孪生技术对实验室高温设备智能化监管平台设备同步和数据同步研究的基础上,设计了包括感知层、传输层、服务层、应用层的实验室高温设备智能化动态监控系统。构建了实验室高温设备的数字孪生模型,并对实验室及高温设备可视化状态监控系统进行初步建模,对高温设备的生产线监控系统的软件功能提出了包括上位机监控和下位机实现实验室风险源设备运行障碍排除、运行情况预测、设备日常维护提醒及自我思考、自我维护以及设备位置、人员位置和人员行为控制等要求的设计思路。数字孪生的高校实验室高温设备智能化监管系统可以实现设备参数、人员操作等各环节的数据采集,后台数据模型可视度高,可实现对高温设备进行动态监控、故障报警、数据分析和故障预测等智能化管理。     

基于数字孪生的精准调装实验平台及教学项目设计

以飞机大尺寸机身筒形结构件插接装配过程为对象,围绕插接部位不可见、不可测问题,基于数字孪生思想,提出了一种虚实结合、以虚控实的迭代递进式精准调装算法,搭建了包含飞机前机身、中机身比例实验件(以MA700前机身和中机身为参考)、六自由度并联调姿系统、手持式激光扫描仪、双目摄影测量系统、集成控制系统的实验教学平台,给出了“以虚控实”的实验流程。构建了大空间测量的实时感知、六自由度并联调姿和基于数字孪生的试装配仿真验证3个实验模块,不仅实现了智能装配、数字孪生等先进技术方法与飞机装配知识互补的理念,更锻炼了学生独立自主解决复杂工程问题的能力。     

基于数字孪生的智能装配机械臂实验系统

依托智能工厂流水线实验装置,构建了智能装配机械臂数字孪生实验系统,包括机械臂物理装置、机械臂虚拟实体、虚实映射模块、数字孪生数据库及实验教学界面软件等组成部分,提出了一种基于多模型融合的数字孪生系统模型集成方法。该系统可应用于智能制造相关本科专业的实验教学,多个实验教学案例表明了数字孪生实验系统的有效性。     

数字孪生校园的内涵、架构与推进路径

随着数字孪生应用领域的不断拓展,国内外学者开始关注数字孪生在教育领域的应用。数字孪生校园是学校物理空间与网络虚拟空间相互映射、协同交互的复杂系统,它具备虚实交互、数据驱动、动态可视、开放参与、以人为本等典型特征。数字孪生校园的关键技术包括物联感知、三维实景、多源数据、柔性仿真等技术。可以从基础设施层、数据资源层、平台能力层、服务应用层和实时交互层5个方面对数字孪生校园进行架构设计。     

基于PLC的电子装配生产线监控系统应用

利用三菱FX2N-48MR型号PLC等设备对电子产品装配生产线进行了自动化改造,通过触摸屏实现了可视化的实时操作,具有一定的实际应用价值。     

数字孪生驱动的造船精细化工时管理模式及应用研究

为进一步提升我国船舶制造企业生产管理水平,实现生产全过程监控,提高造船效率,提出一种基于数字孪生理论的精细化造船工时管理模式,通过建立二维三维数字孪生模型、系统架构和数据映射逻辑结构,在生产计划、监控通讯设备及企业知识的助力下,实现生产数据实时信息共享及人员、设备、材料有效集成。试验结果表明,数字孪生技术的运用使返工率降低17.6%,修正吨位提高12.4%。基于数字孪生驱动的造船精细化工时管理模式完成了数字化、集成化、智能化、标准化的工时管理信息系统构建,可降低生产管理成本,提高生产效率,提升造船企业核心竞争力。     

企业数字孪生员工画像建模技术研究与应用

伴随着信息技术的不断发展,企业均面临或经历着由信息化到数字化,再由数字化到智能化的转变历程,人力资源管理也从最初的人事管理发展到数智化人力资源管理阶段,特别是近年来数字孪生概念兴起,各个领域都开展了数字孪生研究工作。本文以人才画像为切入点,从员工的基本信息、组织角色、履职表现等六个维度进行数字孪生员工要素识别,建立数字孪生员工模型,并通过数据中台进行相关业务数据汇聚与集成,然后进行BI可视化设计,实现了员工多维度信息的集成化、显性化展示与应用。     

PLC在SCX25型擦洗机及脱泥装置自动监控中的应用

为了实现对SCX25型擦洗机及脱泥装置的自动化改进,建立了一套高效、直观、自动化的监测控制系统．该系统以OMRONC200HPLC为处理核心,微机为上位机,能实现对设备的实时监测、动态显示、自动顺序控制等功能。     

PLC与组态实验数字孪生创建研究北大核心

针对线上PLC与组态实验提出直接组网和间接组网两种不同的组网和管理方式,并最终选用间接组网和第三方远程协助工具方式组建了PLC与组态实验平台。以多工步机床动力头进给速度控制实验为例,列举了创建数字孪生体中遇到的各种问题,给出了解决方案及物理实体接线方式,创建了数字孪生体,实现了数字孪生所要求的实时全方位信息双向闭环交换。该实验平台组建方便,使用不受场地、时间限制,可使学生在线上很好地完成相关的实验,实际应用效果良好。     

一种多现场生产线状态监测系统的设计

针对企业跨地域多现场生产线状态数据实时监测需要,提出了一种基于CAN工业现场总线与互联网技术的数据监测系统并进行了架构设计。系统采用以STM32单片机为主控制器的现场数据采集器实现生产线状态采集,并通过CAN总线发送到所在地域计算机,各地域计算机之间利用互联网技术实现数据转存备份与实时访问。实验结果表明,该系统能可靠获取多现场生产状态数据。     

融入数字孪生的高校创客空间:意蕴、框架与功能——从物理空间、混合空间到映射空间之演进

高校创客空间经历了由物理空间到混合空间的发展过程。随着XR、5G、全息、数字孪生等技术的不断成熟,将数字孪生融入到高校创客空间的构建中,充分发挥其在实时监控、动态交互、迭代进化方面的功效,推动高校创客空间从混合空间走向映射空间,已然成为一种趋势。融入数字孪生的映射空间,在构成要素上包括物理空间、虚拟空间、空间服务系统和孪生数据四个要素,在构成层级上包括物理层、数据层、模型层、服务层和应用层五个层级,其可实现创客协同设计、创客设计全生命周期管理、创客设计沉浸式体验、创客空间运行实时监控等四大功能。通过相关实践案例分析也表明,融入数字孪生的高校创客空间具有广泛的应用前景,能最大限度地提升创客空间在创新和创意设计上的“广度”“深度”“速度”,大力推动高校创新创业人才和创新型工程技术人才的培养。     

基于数字孪生技术的车间三维可视化管理研究

现如今,我国已经步入了信息化时代,工厂生产车间也必须紧跟时代发展的步伐,建设自动化的生产流水线,从而在保证生产质量的前提下提升生产效率,帮助企业扩大生产规模,提升企业的经济效益。基于数字孪生技术的车间三维可视化管理研究,对于提升管理效率与管理质量、帮助车间实现数字化生产方面具有十分重要的现实意义。     

基于WinCC的恒温水槽系统设计

实现了恒温水槽的WinCC监控系统对水位和水温的及时报警、水温趋势曲线的实时生成、数据报表的自动形成。该系统不仅在实际生产线中大大提高了自动化水平和实现了远程控制,还能脱离硬件设备进行仿真教学,为不同条件学校的自动化等专业提供了教学平台。系统既有实际经济价值,又节约教学成本,是实际应用与教学案例的有机结合。     

基于数字孪生的工程培训模式构建与应用

为弥补传统工程培训中培训效率低、危险性高、针对性弱等缺点,提出一种基于数字孪生技术的工程培训模式.在该模式的构建过程中,阐释了在工程培训背景下数字孪生体的内涵,给出了孪生体的具体构建方法.同时,提出了训练平台的设计方案,包括培训软件的总体架构设计、系统通信架构设计、平台资源构建与资源管理方案设计等.最后,以电力系统培训...     

模拟啤酒生产线可视化中央监控系统设计与实现

针对可编程控制器及运动控制系统等课程教学的实际需要、工科学生自主创新能力以及实践能力的培养,在模拟啤酒生产线实验装置上,利用以太网、组态及数据库技术,设计了可视化中央监控系统。实现了模拟啤酒生产线的自动化运行,远程视频监控、B/S模式的组态远程监控和数据的处理、查询等功能。提高了系统的可视化、智能化,增强了系统的一致性、稳定性,实现了系统协调联动和数据与管理层的共享功能。