【摘 要】
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在国家大力推动发展中国制造2025的过程中,制造业如何实现智能化变得尤为关键。机床作为制造行业的母机,如何提高其智能化水平,将为实现设备智能化提供有力支撑。工业物联网实现了机械设备在物理空间和数字空间的融合互通,而数字孪生技术是实现两者融合的关键技术。因此,研究如何利用数字孪生技术来提高数控机床的智能化水平具有重要的工程意义。本文的主要研究内容如下:（1）研究了基于数字孪生的数控机床监控方法与关键
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在国家大力推动发展中国制造2025的过程中,制造业如何实现智能化变得尤为关键。机床作为制造行业的母机,如何提高其智能化水平,将为实现设备智能化提供有力支撑。工业物联网实现了机械设备在物理空间和数字空间的融合互通,而数字孪生技术是实现两者融合的关键技术。因此,研究如何利用数字孪生技术来提高数控机床的智能化水平具有重要的工程意义。本文的主要研究内容如下:（1）研究了基于数字孪生的数控机床监控方法与关键技术。构建了基于数字孪生的数控机床监控框架,针对数字孪生机床建模和数据可视化问题,对虚拟建模、数据感知、语义交互以及数据可视化技术进行了研究。（2）复杂的数控机床在生产加工过程中其运行过程难以实时监控,针对这一问题,构建了由几何模型、逻辑模型和数据模型而组成的数字孪生数控机床,实现了数字孪生机床与物理机床控制指令的实时交互,可以在1ms的延迟内驱动数字孪生机床运动部件的同步运行,从而实现数字孪生机床对物理机床运行过程同步仿真的工程需求。（3）针对数控机床监控过程中存在多源的数据管理和加工数据可视化程度低的问题,本文首先通过开放式数控系统接口和外加传感器的方式采集机床的加工数据;然后构建一种统一的数据结构化表达式,并利用基于Json的数据集成算法来解决海量加工数据的集成问题;通过异步传输的方法解决多源的数据传输问题,利用数值的剔除方法提高数据的可靠性;通过在数字孪生机床上开发可视化模块,完成对加工数据的可视化展示。（4）基于所述的方法和理论,本文以一条实际的自动化生产线为对象,进行了应用。按照实际的生产线布局,设计出多个数字孪生单元,能以三维可视化的方式实时展示产线中数控机床的运行过程和生产信息的看板可视化,并设计报警信息提示功能,以达到实时调控的目的,整体仿真运行流畅。
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