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数字孪生及其应用探索 被引量：930
1
作者 陶飞 刘蔚然 +19 位作者 刘检华 刘晓军 刘强 屈挺 胡天亮 张执南 向峰 徐文君 王军强 张映锋 刘振宇 李浩 程江峰 戚庆林 张萌 张贺 隋芳媛 何立荣 易旺民 程辉 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期1-18,共18页
数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数... 数字孪生是一种集成多物理、多尺度、多学科属性,具有实时同步、忠实映射、高保真度特性,能够实现物理世界与信息世界交互与融合的技术手段。随着数字孪生车间概念的提出,数字孪生在智能制造中的应用潜力得到越来越多的关注。分析了数字孪生在企业应用和理论研究上的进展,基于前期提出的数字孪生的五维结构模型,提出数字孪生驱动的6条应用准则,探索了数字孪生驱动的14类应用设想与实施过程中所需突破的关键问题与技术,为未来开展数字孪生的进一步落地应用提供理论和方法论参考。 展开更多
关键词 数字孪生 数字孪生模型 应用准则 数字孪生应用 智能制造
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数字孪生模型构建理论及应用 被引量：239
2
作者 陶飞 张贺 +13 位作者 戚庆林 徐俊 孙铮 胡天亮 刘晓军 刘庭煜 关俊涛 陈畅宇 孟凡伟 张辰源 李志远 魏永利 朱铭浩 肖斌 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期1-15,共15页
数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段。数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用... 数字孪生作为实现数字化转型和促进智能化升级的重要使能途径,一直备受各行各业关注,已从理论研究走向了实际应用阶段。数字孪生是以多维虚拟模型和融合数据双驱动,通过虚实闭环交互,来实现监控、仿真、预测、优化等实际功能服务和应用需求,其中数字孪生模型构建是实现数字孪生落地应用的前提。针对如何构建数字孪生模型问题,首先提出了数字孪生模型"四化四可八用"构建准则。基于所提出的构建准则,从"建—组—融—验—校—管"6个方面探索建立了一套数字孪生模型构建理论体系。并基于所提出的数字孪生模型构建准则和理论体系,结合笔者团队承担的国家重点研发计划项目"基于数字孪生的智能生产过程精确建模理论与方法",以数字孪生车间为例,从车间要素实体建模、生产过程动态建模、生产系统仿真建模3个方面对数字孪生车间模型构建理论与技术开展了研究和实践。相关工作期望能为数字孪生构建和进一步落地应用提供理论参考。 展开更多
关键词 数字孪生 智能制造 数字孪生车间 建模 构建准则 理论体系
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带滚珠丝杠副的直线导轨结合部动态刚度特性 被引量：108
3
作者 蒋书运 祝书龙 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期92-99,共8页
借助弹性力学中的赫兹接触理论,分析计算直线滚动导轨的线刚度、滚珠丝杠副和角接触球轴承的轴向刚度,建立带滚珠丝杠副的机床直线导轨结合部的动力学特性理论模型,开发了计算软件;以一款立式加工中心为研究对象,分析计算带滚珠丝杠副... 借助弹性力学中的赫兹接触理论,分析计算直线滚动导轨的线刚度、滚珠丝杠副和角接触球轴承的轴向刚度,建立带滚珠丝杠副的机床直线导轨结合部的动力学特性理论模型,开发了计算软件;以一款立式加工中心为研究对象,分析计算带滚珠丝杠副直线导轨结合部动态刚度,着重讨论工作载荷对结合部动态刚度的影响规律,基于有限元法分析含结合部动态参数的加工中心整机动态特性。研究结果不仅突破了目前机床直线导轨结合部刚度模型不考虑滚珠丝杠副之缺陷,而且与传统的参数识别法和有限元法相比,具有物理概念清晰、计算过程简单等特点。 展开更多
关键词 直线导轨结合部 滚珠丝杠副 动态刚度特性参数 赫兹接触理论
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机床床身结构的有限元分析与优化 被引量：89
4
作者 倪晓宇 易红 +1 位作者 汤文成 倪中华 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2005年第2期47-50,共4页
利用有限元法对机床床身进行静、动态分析,并使用渐进结构优化算法对床身结构进行基于基频约束和刚度约束的拓扑优化,为ESO方法在机床大件结构拓扑优化中的应用做了有益的尝试。
关键词 床身 机床 刚度 渐进结构优化 结构拓扑优化 有限元分析 基频 有限元法 ESO 尝试
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机械故障信号小波包分解的时域特征提取方法研究 被引量：83
5
作者 杨国安 钟秉林 +2 位作者 黄仁 贾民平 许云飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期25-28,31,共5页
本文利用小波包分解机械故障信号 ,对分解后的不同频带内的分解系数进行时域重构 ,分别对重构时间序列用时域分析的方法提取对故障敏感的特征参数 ,实现对往复机械等复杂机械的故障诊断 ,并以某油田往复泵为例。验证了该方法对这类机械... 本文利用小波包分解机械故障信号 ,对分解后的不同频带内的分解系数进行时域重构 ,分别对重构时间序列用时域分析的方法提取对故障敏感的特征参数 ,实现对往复机械等复杂机械的故障诊断 ,并以某油田往复泵为例。验证了该方法对这类机械进行故障诊断的有效性。 展开更多
关键词 小波包分析 故障诊断 往复机械 时域特征提取
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用于目标测距的单目视觉测量方法 被引量：84
6
作者 韩延祥 张志胜 戴敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1110-1117,共8页
为了克服对应点匹配和单个特征点提取误差对测量结果的影响,本文在基于图像处理的基础上,提出了一种基于特征点的单目视觉测距方法。首先利用小孔成像原理,得出成像点与目标点的映射关系,建立小孔成像模型。然后通过对目标图像的分析,... 为了克服对应点匹配和单个特征点提取误差对测量结果的影响,本文在基于图像处理的基础上,提出了一种基于特征点的单目视觉测距方法。首先利用小孔成像原理,得出成像点与目标点的映射关系,建立小孔成像模型。然后通过对目标图像的分析,得出目标物与目标图像的面积映射关系,建立视觉测量的直线测距模型;通过图像处理,提取目标图像的特征点,将光心与目标物的距离关系转化为光心与特征点的距离关系,提出了基于特征点的单目视觉测距原理。最后对测距原理进行实验验证并对得出的数据进行分析,针对测量误差随距离增加而变大的现象,通过对数据的分析,得出是由于光轴偏心而引起的误差;将数据修正后,测量结果的最大相对误差为1.68%,精度提高明显,验证了原理的可行性和算法的有效性。 展开更多
关键词 计算机视觉 单目视觉测量 小孔成像 图像处理 目标测距
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基于萤火虫算法的二维熵多阈值快速图像分割 被引量：83
7
作者 陈恺 陈芳 +2 位作者 戴敏 张志胜 史金飞 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期517-523,共7页
提出了基于萤火虫算法的二维熵多阈值快速图像分割方法以改善分割复杂图像和多目标图像时存在计算量大、计算时间长的问题。首先,分析了二维熵阈值分割原理,将二维熵单阈值分割扩展到二维熵多阈值分割。然后,引入萤火虫算法的思想,研究... 提出了基于萤火虫算法的二维熵多阈值快速图像分割方法以改善分割复杂图像和多目标图像时存在计算量大、计算时间长的问题。首先,分析了二维熵阈值分割原理,将二维熵单阈值分割扩展到二维熵多阈值分割。然后,引入萤火虫算法的思想,研究了萤火虫算法的仿生原理和寻优过程;提出了基于萤火虫算法的二维熵多阈值快速图像分割方法。最后,使用该方法对典型图像进行阈值分割实验,并与二维熵穷举分割法、粒子群算法(PSO)二维熵多阈值分割法进行比较。实验结果表明:该方法在单阈值分割、双阈值分割和三阈值分割时分别比二维熵穷举分割法快3.91倍,1040.32倍和8128.85倍;另外,在阈值选取的准确性和计算时间方面均优于PSO二维熵多阈值分割法。结果显示,基于萤火虫算法的二维熵多阈值快速图像分割方法能快速有效地解决复杂图像和多目标图像的分割问题。 展开更多
关键词 图像分割 多阈值分割 二维熵 萤火虫算法
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一种基于形状文法的产品设计DNA推理方法 被引量：80
8
作者 卢兆麟 汤文成 薛澄岐 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期704-711,共8页
为在较短周期内产生系列化设计方案并保持品牌风格的继承性,提出了基于形状文法的产品设计DNA推理方法.将显性特征作为初始形状,并通过样本收集、专家访谈、设计形态分析3个步骤进行提取.形状规则分为生成性规则和修改性规则,对应遗传... 为在较短周期内产生系列化设计方案并保持品牌风格的继承性,提出了基于形状文法的产品设计DNA推理方法.将显性特征作为初始形状,并通过样本收集、专家访谈、设计形态分析3个步骤进行提取.形状规则分为生成性规则和修改性规则,对应遗传和变异.进一步提出生成性规则为产品造型特征的添加和置换,修改性规则为仿射变换和贝塞尔曲线变换,同时指出具体形状规则应根据产品造型特征与感性意象之间的匹配关系以及约束规则加以确定.最后以摩托罗拉手机改款设计为例,用语意差异法检验设计方案.结果表明:分别有88%和71%的受试者认为新设计方案"符合原有品牌风格"、"具有运动感",基本满足设计要求,从而验证了该方法的有效性和实用性. 展开更多
关键词 工业设计 推理方法 形状文法 产品设计DNA
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频谱分析法在齿轮箱故障诊断中的应用 被引量：58
9
作者 李晓虎 贾民平 许飞云 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 2003年第3期168-170,共3页
基于齿轮箱振动及调制边频带形成机理的分析 ,提出用谱平均及倒频谱分析相结合的方法 ,对监测系统的输出信号进行频域分析 ,诊断齿轮箱故障 ,并分析其产生原因。实例及分析结果验证了该方法可迅速、准确地对齿轮箱进行故障诊断。
关键词 频谱分析法 齿轮箱 故障诊断 原因 倒频谱分析
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远程分布式汽轮机组故障诊断网络系统的研究 被引量：30
10
作者 贾民平 许飞云 +1 位作者 钟秉林 黄仁 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第1期60-63,72,共5页
本文指出了常见汽轮机组工况监视与故障诊断方法的利弊，给出了分布式在线工况监视与故障诊断的实现方式，进而提出了远程分布式故障诊断模式及其实现方法，并进一步给出了虚拟现实在机组监视与诊断中的应用方法。
关键词 汽轮发电机组 网络系统 发电机 故障诊断
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客车车骨架有限元建模技术及结果分析 被引量：39
11
作者 王海霞 汤文成 +1 位作者 钟秉林 易红 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期77-80,83,共5页
对于客车身骨架类的框架结构 ,用梁单元建模不仅具有建模简单、计算量小的优点 ,而且通过一些建模技术 ,精度能很好地满足工程要求。以某集团的CJ612 1GCHK型客车车身骨架为例来阐述框架结构的梁单元建模技术及结果分析技术 ,通过一些... 对于客车身骨架类的框架结构 ,用梁单元建模不仅具有建模简单、计算量小的优点 ,而且通过一些建模技术 ,精度能很好地满足工程要求。以某集团的CJ612 1GCHK型客车车身骨架为例来阐述框架结构的梁单元建模技术及结果分析技术 ,通过一些模型简化措施 ,建立并简化了梁单元模型 ;采用短梁单元对其连接区域进行模拟 ,提高了框架结构梁单元的建模精度 ;通过不同典型工况下结构的强度、刚度性能较核 ,进行了结果分析 ,提出了对该客车车身骨架进行结构粗略修改的依据。 展开更多
关键词 客车 车身骨架 有限元建模技术 强度 刚度 模态分析 结构设计
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基于单开链单元的欠秩并联机器人机构型综合的一般方法 被引量：49
12
作者 杨廷力 金琼 +2 位作者 刘安心 沈惠平 罗玉峰 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期321-325,共5页
以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了欠秩并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法 ,并进行了分类。该方法具有普遍性意义 ,已用于完成三平移、三平移一转动以及三平移两转动等欠秩并联机器... 以单开链支路为单元 ,揭示了欠秩并联机器人机构结构组成的某些规律。提出了欠秩并联机器人机构型综合的一种系统、有效的新方法 ,并进行了分类。该方法具有普遍性意义 ,已用于完成三平移、三平移一转动以及三平移两转动等欠秩并联机器人机构的型综合。 展开更多
关键词 并联机器人 欠秩 单开链支路 型综合 机构综合
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高速高精度数控车床主轴系统的热特性分析及热变形计算 被引量：53
13
作者 郭策 孙庆鸿 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期231-234,共4页
基于现代机床热特性设计要求,利用有限元法对某型高速高精度数控车床主轴系统进行了热特性理论建模与分析.结果表明,当主轴转速为 8 000r/min时,系统经 3h达到热平衡,其最高温升位于前轴承内圈处.进一步计算主轴系统的热变形,并通过对... 基于现代机床热特性设计要求,利用有限元法对某型高速高精度数控车床主轴系统进行了热特性理论建模与分析.结果表明,当主轴转速为 8 000r/min时,系统经 3h达到热平衡,其最高温升位于前轴承内圈处.进一步计算主轴系统的热变形,并通过对主轴箱体散热筋板的合理布局和优化设计,有效降低了主轴头部的径向跳动和端跳误差,使其小于 2μm,均能满足设计要求.特别是主轴头部的径向跳动误差经优化设计后进一步减小为 1.55μm,优化效果非常明显. 展开更多
关键词 主轴系统 热分析 热变形 散热筋 有限元法
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汽车车身结构动力学建模方法研究 被引量：26
14
作者 孙凌玉 谢军 +2 位作者 于春生 陈南 孙庆鸿 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期72-74,共3页
基于汽车车身结构中点焊连接界面的特性，提出了其动力学建模的简化原则，并以依维柯轻客车为对象，建立了车身结构的有限元模型， 其动态分析结果显示与车身在运行中的状态特征是一致的， 证明了所建车身动力学模型的正确性， 这为今... 基于汽车车身结构中点焊连接界面的特性，提出了其动力学建模的简化原则，并以依维柯轻客车为对象，建立了车身结构的有限元模型， 其动态分析结果显示与车身在运行中的状态特征是一致的， 证明了所建车身动力学模型的正确性， 这为今后新车身开发打下了良好的技术基础。 展开更多
关键词 汽车 车身 点焊 动态分析 动力学模型
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海上风电的若干关键技术综述 被引量：56
15
作者 林鹤云 郭玉敬 +4 位作者 孙蓓蓓 蒋彦龙 黄允凯 张建润 卢熹 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期882-888,共7页
海上风力发电是风电产业未来的主要发展方向.着重对海上风电所涉及的若干关键技术及发展情况进行了论述与分析,包括发电机设计及新结构研究、叶片材料选择与翼型设计、桨距控制技术、冷却系统设计技术及新进展、变流器及其控制器技术、... 海上风力发电是风电产业未来的主要发展方向.着重对海上风电所涉及的若干关键技术及发展情况进行了论述与分析,包括发电机设计及新结构研究、叶片材料选择与翼型设计、桨距控制技术、冷却系统设计技术及新进展、变流器及其控制器技术、风机塔架设计关键技术与基础结构选择、输电并网系统架构和风机状态监测技术等.采用大型直驱/半直驱风机、封闭循环式冷却系统、翼型设计的柔性叶片、多电平变流器和悬浮式基础结构,应用高压直流输电技术,并配置状态监测系统的大型深海风场是未来海上风电技术的发展主流. 展开更多
关键词 海上风电 风机技术 冷却技术 风机塔架与基础结构 输电并网 状态监测
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不同长度微种植体支抗应力差异的三维有限元研究 被引量：45
16
作者 王震东 王林 +1 位作者 倪晓宇 马俊青 《口腔医学》 CAS 2005年第2期96-97,共2页
目的　分析不同长度微型种植体在承载不同方向4 0 0g正畸力时的应力分布和大小。方法　利用三维有限元软件ANSYS建立不同长度的微型支抗种植体-骨有限元非线性分析模型,在加载侧方力(与种植体长轴成4 5°和90°)的条件下进行分... 目的　分析不同长度微型种植体在承载不同方向4 0 0g正畸力时的应力分布和大小。方法　利用三维有限元软件ANSYS建立不同长度的微型支抗种植体-骨有限元非线性分析模型,在加载侧方力(与种植体长轴成4 5°和90°)的条件下进行分析计算。结果　①在两种加载条件下,不同长度的微型种植体应力值(包括单元应力和节点应力)呈规则分布,均显示8mm长度时,应力值最小,并且随着微种植体长度的增加或减小,应力值都呈增加趋势;②种植体颈部为应力集中区。结论　在承受非轴向力的作用下,8mm微种植体颈部的应力值最低,并且随微种植体长度的变化,应力都呈上升趋势。 展开更多
关键词 应力 长度 微种植体支抗 三维有限元
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希尔伯特-黄谱的端点效应分析及处理方法研究 被引量：41
17
作者 杨建文 贾民平 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期283-288,共6页
希尔伯特-黄谱可以将机械振动信号分解为有限的模式,然后以时频方式揭示机械的运行状况;然而,作为希尔伯特-黄谱的两个关键步骤,经验模式分解和希尔伯特变换都被“端点效应”所困扰;该文分析和研究了“端点效应”产生的原因,提出采用时... 希尔伯特-黄谱可以将机械振动信号分解为有限的模式,然后以时频方式揭示机械的运行状况;然而,作为希尔伯特-黄谱的两个关键步骤,经验模式分解和希尔伯特变换都被“端点效应”所困扰;该文分析和研究了“端点效应”产生的原因,提出采用时间序列建模与预测方法对信号数据进行延拓,达到消除或改进经验模式分解和希尔伯特变换“端点效应”的目的,从而优化希尔伯特-黄谱。 展开更多
关键词 故障诊断 希尔伯特-黄谱 时间序列分析 端点效应
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基于眼动跟踪技术的界面可用性评估 被引量：56
18
作者 刘青 薛澄岐 Falk Hoehn 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期331-334,共4页
为解决因界面而造成的整体系统效率低下的问题,以认知学为理论基础,提出将眼动跟踪技术运用于界面可用性检测.首先讨论了眼动跟踪设备的优势与技术原理,然后以德国汉堡城市轻轨U4线站台界面的交互设计为例,描述眼动跟踪实验的流程.最后... 为解决因界面而造成的整体系统效率低下的问题,以认知学为理论基础,提出将眼动跟踪技术运用于界面可用性检测.首先讨论了眼动跟踪设备的优势与技术原理,然后以德国汉堡城市轻轨U4线站台界面的交互设计为例,描述眼动跟踪实验的流程.最后从眼动路径、热度、信息量、任务用时和注视频率等方面对新旧界面进行实验,以定量实验方法评估新旧界面的优劣.实验结果分析比较表明:新界面的各项实验检测数据都明显优于旧界面,更符合用户的需求和认知习惯;同时,眼动跟踪实验的可靠性高,数据结果比较精确,适合进一步推广应用,并为后续航电系统界面设计研究工作提供了一种有效的评估方法. 展开更多
关键词 眼动跟踪 定量分析 视觉轨迹 人机界面
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基于视觉感知分层的数字界面颜色编码研究 被引量：53
19
作者 李晶 薛澄岐 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第24期201-208,共8页
复杂系统数字界面中的颜色编码对界面设计有十分重要的影响,如何通过颜色编码降低视觉信息混乱、提高认知绩效是优化界面设计中有待研究的课题。针对视觉的层次化感知引导人的注意捕获和视觉行为,在色彩体系和注意捕获理论基础上,通过... 复杂系统数字界面中的颜色编码对界面设计有十分重要的影响,如何通过颜色编码降低视觉信息混乱、提高认知绩效是优化界面设计中有待研究的课题。针对视觉的层次化感知引导人的注意捕获和视觉行为,在色彩体系和注意捕获理论基础上,通过对视觉感知分层和注意捕获程度的关联分析,提出利用两颜色之间的相互干扰反应时间之差判断其注意捕获程度。采用蒙赛尔色立体中的颜色心理三属性在知觉上的等距离划分,设计颜色的注意捕获试验,结合色差对不同色相、明度和饱和度的视觉感知层次和注意捕获程度进行判定、整合,并对比不同色差大小对认知速度的影响,分析结果表明:黑色背景下,除红色外仅色相不同的颜色在视觉感知上处于同一层;随着明度和饱和度的减少,视觉感知层次降低;目标与干扰物的色差固定时,低明度颜色对比高明度颜色对有更好的识别绩效。以飞机辅助起飞系统弯道情境仿真界面设计为例,验证了距离高饱和的目标色相同色差时,低明度背景上的目标认知绩效优于高明度背景。 展开更多
关键词 视觉感知分层 注意捕获 干扰程度 颜色编码 色差
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两自由度连杆机构精确实现平面轨迹的研究 被引量：39
20
作者 程光蕴 贺惠农 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1990年第3期7-12,共6页
本文提出五杆机构的一个原动件匀速转动,另一原动件用微机控制进行误差补偿,从而精确实现平面轨迹的方案。探讨了尺度综合、工作区域和控制方法,并进行了实验。这种方案可以增加机构刚性,简化控制系统。
关键词 连杆机构 轨迹 计算机控制 平面
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