基于数字孪生的复杂机械产品多学科协同设计建模技术 被引量：50

1

作者 李琳利 李浩 +3 位作者 顾复 丁宁 顾新建 罗国富 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1307-1319,共13页

数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数... 数字孪生技术能够实现产品物理模型和信息模型的融合与迭代优化,从而缩短产品研发周期、降低返工成本。针对复杂产品多学科协同性差、研发成本高的难题,将数字孪生的理念引入到复杂机械产品多学科协同设计中。分析了多学科协同设计和数字孪生的研究进展,从全生命周期的视角探讨了产品、生产及其性能数字孪生模型的信息表达、集成与数据交互问题,给出了数字孪生的演变过程模型;在分析产品数字孪生多阶段建模过程的基础上,设计了一个产品数字孪生多学科协同设计建模参考架构,提出了机电一体化的多学科协同设计与虚拟工程方法和产品数字孪生多学科协同设计关键技术,通过优化仿真和虚拟调试构建了复杂机械产品的数字孪生模型,解决了产品全生命周期中机械、电气和自动化等多学科系统的信息物理融合问题。通过案例验证了所提数字孪生多学科建模理论及其优化方法的可行性。 展开更多

关键词 数字孪生 复杂机械产品 多学科协同设计 机电一体化 虚拟调试 产品全生命周期管理 信息物理系统 建模

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基于NX MCD的机器人磨削系统虚拟调试 被引量：36

2

作者 郑魁敬 代方园 廉磊 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2019年第12期57-60,64,共5页

为节省机器人自动化生产系统的调试成本并提高生产安全性,以机器人磨削系统为应用案例,提出一种基于三维仿真平台NX MCD的机器人自动化生产系统虚拟调试方法。在NX MCD中创建机器人磨削系统逻辑模型和机械概念模型来定义机电虚拟模型。... 为节省机器人自动化生产系统的调试成本并提高生产安全性,以机器人磨削系统为应用案例,提出一种基于三维仿真平台NX MCD的机器人自动化生产系统虚拟调试方法。在NX MCD中创建机器人磨削系统逻辑模型和机械概念模型来定义机电虚拟模型。在PC端开发RAPID和梯形图程序控制磨削机器人和PLC,实现磨削系统、机器人控制器和PLC控制器的信号实时交互。设计包含ABB应用程序和OPC客户端应用程序的集成控制软件,实现机器人和PLC的联动控制。构建机器人磨削系统虚拟调试平台,在OPC客户端添加机器人关节数据传送模块,NX MCD信号通过OPC通讯技术和数据传送模块实现了与机器人控制信号及PLC控制信号相互映射,在集成控制系统下完成机器人磨削系统的加工仿真。通过对比机器人磨削系统的实际调试情况,验证了基于NX MCD的机器人自动化生产系统虚拟调试方案的有效性。 展开更多

关键词 机电一体化概念设计 机器人 磨削系统 虚拟调试

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基于NX MCD的数控机床虚拟调试 被引量：25

3

作者 林裕程 韩勇 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第2期151-156,共6页

为有效提高数控机床设计、研发和调试的效率,借助虚拟调试技术节省机床调试的成本并降低实物调试的风险。提出了一种基于NX MCD的数控机床软件在环虚拟调试方法。通过PLCSIM Advanced构建虚拟PLC,运用TIA博图作为数据通讯和实时监测的... 为有效提高数控机床设计、研发和调试的效率,借助虚拟调试技术节省机床调试的成本并降低实物调试的风险。提出了一种基于NX MCD的数控机床软件在环虚拟调试方法。通过PLCSIM Advanced构建虚拟PLC,运用TIA博图作为数据通讯和实时监测的虚拟验证手段,并以数控机床的模型和PLC控制程序的联合仿真为应用案例,验证了基于NX MCD的数控机床虚拟调试方案的可行性和有效性,并为数控机床和自动化设备的设计和调试提供了一种思路。 展开更多

关键词 虚拟调试 MCD TIA博图 数控机床

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数字孪生系统在农业生产中的应用探讨 被引量：23

4

作者 顾生浩 卢宪菊 +1 位作者 王勇健 郭新宇 《中国农业科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期82-89,共8页

数字孪生技术与农业的深度融合将为农业数字化转型升级提供新动能。农业数字孪生系统基于农业生产系统所产生的数据流,通过实时态势感知、超实时虚拟推演和全程交互反馈,有效实现对作物生产系统的智慧管控。系统分析了作物生产系统及其... 数字孪生技术与农业的深度融合将为农业数字化转型升级提供新动能。农业数字孪生系统基于农业生产系统所产生的数据流,通过实时态势感知、超实时虚拟推演和全程交互反馈,有效实现对作物生产系统的智慧管控。系统分析了作物生产系统及其认知方法的发展历程,明确了农业数字孪生系统产生的背景、概念、内涵、基本组成及其技术优势,提出我国农业数字孪生系统的应用方向和发展路径,为推进我国作物生产智能化提供参考。 展开更多

关键词 数据驱动 以虚控实 闭环反馈 建模 大数据分析

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基于NX MCD与TIA的机器人打磨联合虚拟调试研究 被引量：14

5

作者 蔡文站 田建艳 +2 位作者 王书宇 李济甫 杨胜强 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2022年第7期37-42,120,共7页

针对工业机器人在生产现场调试时间较长且风险较高的问题,以机器人打磨叶片为例,设计了一种基于NX软件机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)解决方案与全集成自动化入口(Totally Integrated Automation Portal,TIA Po... 针对工业机器人在生产现场调试时间较长且风险较高的问题,以机器人打磨叶片为例,设计了一种基于NX软件机电一体化概念设计(Mechatronics Concept Designer,MCD)解决方案与全集成自动化入口(Totally Integrated Automation Portal,TIA Portal)的机器人打磨联合虚拟调试系统。首先基于NX MCD设计并建立机器人打磨虚拟调试平台;其次采用等残留高度法规划叶片打磨轨迹,并约束打磨时机器人末端位姿;然后采用TIA Portal软件进行PLC程序设计和HMI组态,并下载到硬件设备;最后通过OPC UA通信协议实现机器人打磨叶片系统软/硬件联合虚拟调试。仿真结果表明,该系统有效验证和优化了机器人打磨轨迹,同时可以缩短生产现场调试周期,降低了设计阶段电气硬件的调试风险和成本投入。 展开更多

关键词 机器人打磨 机电一体化概念设计 轨迹 全集成自动化入口 虚拟调试

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基于数字孪生的数控机床自动上下料系统设计 被引量：14

6

作者 汪浩 刘树青 +2 位作者 贾茜 王坤 汪木兰 《机械制造与自动化》 2021年第4期101-103,共3页

为提高机油泵壳体加工的自动化程度,提升生产效率,需要对数控车床进行升级改造,增加C轴功能和动力刀架,并配套上下料机器人和自动料库。基于数字孪生技术,对自动上下料系统进行机电一体化设计。基于NX软件的MCD模块,建立了桁架式机器人... 为提高机油泵壳体加工的自动化程度,提升生产效率,需要对数控车床进行升级改造,增加C轴功能和动力刀架,并配套上下料机器人和自动料库。基于数字孪生技术,对自动上下料系统进行机电一体化设计。基于NX软件的MCD模块,建立了桁架式机器人的三维数字模型,并通过SIMIT软件实现该三维模型与控制程序的信号交换,并在此数字孪生模型的基础上,完成了上下料系统的机电一体化仿真和虚拟调试,缩短了新产品开发周期,降低了开发成本。 展开更多

关键词 数字孪生 上下料系统 虚拟调试

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数字化双胞胎之虚拟调试技术应用 被引量：12

7

作者 朱国良 《中国仪器仪表》 2020年第6期19-23,共5页

对于中国制造业企业来说,数字化转型必然离不开"数字化双胞胎"的全面应用,而数字化双胞胎的应用又离不开工业仿真技术的支持。在虚拟环境中构建和测试设备是非常节省成本和时间的,在测试过程可以及早发现错误,甚至可以预见未... 对于中国制造业企业来说,数字化转型必然离不开"数字化双胞胎"的全面应用,而数字化双胞胎的应用又离不开工业仿真技术的支持。在虚拟环境中构建和测试设备是非常节省成本和时间的,在测试过程可以及早发现错误,甚至可以预见未来的挑战。最终以最可靠的方案进行生产,并能缓解传统制造中停机或生产损失的风险。 展开更多

关键词 数字化双胞胎 仿真技术 虚拟调试 虚拟设备 数字模型

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工业生产线集成控制与虚拟调试研究 被引量：9

8

作者 郑魁敬 廉磊 郝任义 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第3期128-135,共8页

以工业自动化生产线中的ABB机器人及PLC为研究对象,针对各自特点提出通讯方案实现与PC机的集成通讯,并针对ABB机器人及PLC开发集成控制软件,实现了机器人与PLC的集成控制。建立了机器人和PLC的3D模型进行虚拟调试,通过实验验证了集成控... 以工业自动化生产线中的ABB机器人及PLC为研究对象,针对各自特点提出通讯方案实现与PC机的集成通讯,并针对ABB机器人及PLC开发集成控制软件,实现了机器人与PLC的集成控制。建立了机器人和PLC的3D模型进行虚拟调试,通过实验验证了集成控制系统的有效性。 展开更多

关键词 集成控制系统 ABB机器人 PLC OPC 虚拟调试

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数字孪生驱动的数控机床虚拟调试技术研究 被引量：8

9

作者 王金江 牛晓彤 +1 位作者 黄祖广 薛瑞娟 《制造技术与机床》 北大核心 2022年第10期127-132,共6页

数控机床调试阶段的调试质量直接影响其加工精度,然而数控机床在服役阶段的加工场景丰富多变,同时作为复杂机电系统代表性设备包含庞杂耦合关系,一般调试方式在此情况下的调试结果的有效性十分有限。因此,文章提出在虚拟环境中模拟机床... 数控机床调试阶段的调试质量直接影响其加工精度,然而数控机床在服役阶段的加工场景丰富多变,同时作为复杂机电系统代表性设备包含庞杂耦合关系,一般调试方式在此情况下的调试结果的有效性十分有限。因此,文章提出在虚拟环境中模拟机床运行时复杂的加工场景并进行虚拟调试的方式,以得到最佳运行参数。首先通过分析机电系统复杂耦合关系,采用多领域统一建模语言结合虚实映射策略构建了数控机床数字孪生模型;其次基于孪生模型对复杂加工场景进行模拟,并提出数控机床虚拟调试方式;最后以数控机床主轴系统为例,验证了所提方法的有效性和现场应用的可行性。试验结果表明响应时间缩短12%、稳态误差降低54%。 展开更多

关键词 场景模拟 数字孪生 虚拟调试 运行参数

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基于MCD和TIA的翻转机械手虚拟调试系统研究 被引量：4

10

作者 赵橄培 孙文丰 廖卓 《机械工程师》 2023年第5期5-7,11,共4页

为加快智能制造单元的研发速度,更好地满足客户定制化要求和快速交货需求,以翻转机械手为例,提出了一种基于机电一体化概念设计平台MCD和全集成自动化工程平台TIA博图的联合虚拟调试方法。通过功能分解、物理及电气属性定义、仿真序列设... 为加快智能制造单元的研发速度,更好地满足客户定制化要求和快速交货需求,以翻转机械手为例,提出了一种基于机电一体化概念设计平台MCD和全集成自动化工程平台TIA博图的联合虚拟调试方法。通过功能分解、物理及电气属性定义、仿真序列设定,建立起翻转机械手的MCD概念模型,利用PLCSIM Advanced设置虚拟PLC并与机械手MCD模型进行信号映射,从而构建了软件在环虚拟调试系统。该虚拟调试系统不依赖任何硬件设备,在实物设备制造前就能快速调试PLC控制程序并验证机械设计的合理性,能大幅缩短实物设备的调试时间,降低调试成本,极大地加快定制化智能制造单元的研发速度,提高市场竞争力。 展开更多

关键词 虚拟调试 MCD TIA 翻转机械手

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虚拟调试技术在白车身生产线中的应用 被引量：8

11

作者 王刚 郭艳丽 《湖北汽车工业学院学报》 2019年第4期38-41,共4页

采用基于Tecnomatix平台、OPC技术、Siemens的PLCsim建立完全虚拟化的仿真平台,用虚拟模型和虚拟电气控制来代替生产线实体机械设备和电气设备来模拟现场生产状态,实现完全虚拟化的白车身生产环境仿真,缩短了车身焊装生产线批量生产前... 采用基于Tecnomatix平台、OPC技术、Siemens的PLCsim建立完全虚拟化的仿真平台,用虚拟模型和虚拟电气控制来代替生产线实体机械设备和电气设备来模拟现场生产状态,实现完全虚拟化的白车身生产环境仿真,缩短了车身焊装生产线批量生产前调试周期,降低了设计阶段电气硬件的成本投入。 展开更多

关键词 Tecnomatix平台 PLCSIM 虚拟调试 车身焊装生产线

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基于NX MCD的木窗成型加工机床机电概念设计与虚拟调试 被引量：3

12

作者 任长清 张佳林 +1 位作者 丁星尘 丁禹程 《林业机械与木工设备》 2023年第3期81-88,共8页

为提高设计效率并降低调试成本,以木窗成型加工机床为应用案例,提出一种基于NX MCD的机电概念设计软件在环虚拟调试方法。首先阐述传统机电概念设计流程,而后引入基于NX MCD的机电概念设计,并以木窗成型加工机床为系统模型完成机电概念... 为提高设计效率并降低调试成本,以木窗成型加工机床为应用案例,提出一种基于NX MCD的机电概念设计软件在环虚拟调试方法。首先阐述传统机电概念设计流程,而后引入基于NX MCD的机电概念设计,并以木窗成型加工机床为系统模型完成机电概念设计。利用S7-PLCSIM Advanced与NX MCD建立连接,完成与PLC的联合控制仿真,以此说明基于NX MCD的木窗成型加工机床机电概念设计方案的可操作性,并为后期实物调试阶段有效降低了成本与时间,对机电产品的设计思路具有一定的实际参考意义。 展开更多

关键词 NX MCD 概念设计 PLC 虚拟仿真

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基于数字孪生的模块化生产系统实践教学平台设计与实现 被引量：1

13

作者 孙树文 丁家旺 +1 位作者 董明杰 黄超 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第3期244-250,共7页

该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件... 该文将数字孪生技术应用于模块化生产系统(modular production system,MPS)的智能化改造中,构建了基于数字孪生的MPS实践教学平台。依托监控系统和虚实交互等关键技术,增加了MPS数字孪生体的虚拟建模、虚实联调和PLC程序软件在环/硬件在环调试等实训环节;验证了MPS实践教学平台设计方案的可行性;制定了新的教学框架及详细的实训内容和考核方案。最后,将实训内容与大学生竞赛相结合,提高了学生对智能制造、工业生产的认知能力和实践动手能力。 展开更多

关键词 智能制造 模块化生产系统 数字孪生 实践教学平台 虚拟调试

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Dymola空调风平衡调试虚拟仿真实训平台开发 被引量：7

14

作者 孙育英 吴旭 +2 位作者 王伟 盖轶静 洪阳 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2016年第7期75-79,共5页

针对风量平衡调试技术的实训受实践条件制约等问题,基于Dymola动态仿真软件建立了一次回风空调系统管网仿真模型,基于ASP.NET和3DMAX技术开发虚拟仿真实训平台,设计了空调风系统平衡调试实验,并展示了实践应用案例。实验证明,该虚拟仿... 针对风量平衡调试技术的实训受实践条件制约等问题,基于Dymola动态仿真软件建立了一次回风空调系统管网仿真模型,基于ASP.NET和3DMAX技术开发虚拟仿真实训平台,设计了空调风系统平衡调试实验,并展示了实践应用案例。实验证明,该虚拟仿真实训平台具有新颖、灵活等特点,真实反映出实际空调风系统管网运行特性,仿真再现了一套定风量空调风系统管路,并可以进行相关参数的修改和设定,便于反复进行暖通中风系统平衡调试训练,适用于暖通或相关专业的初学者和技术人员,有助于学习掌握空调风系统平衡调试的原理和方法。 展开更多

关键词 虚拟仿真 平衡调试 空调风系统 DYMOLA

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数据驱动的生产线数字孪生系统构建与应用

15

作者 黄涵钰 毛柯夫 +2 位作者 苑明海 郑良 裴凤雀 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第2期67-74,共8页

为满足生产线智能化的发展需求,针对传统生产线现场调试周期长,生产线三维可视化能力差,生产数据不同步,现场状态监控成本高等问题,结合数字孪生技术,以数据驱动为基础,构建了生产线数字孪生系统。首先运用Process Simulate构建生产线... 为满足生产线智能化的发展需求,针对传统生产线现场调试周期长,生产线三维可视化能力差,生产数据不同步,现场状态监控成本高等问题,结合数字孪生技术,以数据驱动为基础,构建了生产线数字孪生系统。首先运用Process Simulate构建生产线上的各类设备的数字孪生模型,根据数据通信网络和数据采集架构图,利用OPC UA和Modbus通信,读取生产线设备实时数据,并存入相应的数据库中作为驱动生产线数字孪生模型的数据源,从而实现数字孪生模型对物理实体的实时映射。最后,通过搭建虚拟仿真环境,对数字孪生系统进行虚拟调试,并通过构建实例验证平台,验证生产线数字孪生系统的有效性和可行性。 展开更多

关键词 智能制造 数据驱动 数字孪生 虚拟调试

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数字孪生技术在汽车工业领域的应用探讨

16

作者 欧培培 谢敏 满开宇 《信息技术与标准化》 2024年第6期25-29,共5页

针对汽车工业领域面临的传统生产方式和服务模式的挑战,对数字孪生技术在汽车工业领域现状进行梳理,分析数字孪生技术特点,探讨了数字孪生技术在汽车虚拟调试、生产装配指导等场景的应用分析,研究数字孪生技术在汽车工业领域的应用范围... 针对汽车工业领域面临的传统生产方式和服务模式的挑战,对数字孪生技术在汽车工业领域现状进行梳理,分析数字孪生技术特点,探讨了数字孪生技术在汽车虚拟调试、生产装配指导等场景的应用分析,研究数字孪生技术在汽车工业领域的应用范围、应用价值和发展趋势,促进汽车工业数字化、智能化和可持续发展。 展开更多

关键词 数字孪生 汽车工业领域 虚拟调试 应用场景

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面向智能制造场景的机器人数字孪生建模与控制

17

作者 李颖 高岚 朱志松 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1536-1545,共10页

工业4.0及中国制造2025发展方针的提出,加速了制造业从自动化向智能化的转型。工业机器人作为智能制造的代表性设备也将变得更智能化。针对在实际生产中工业机器人点焊调试存在的干涉碰撞、操作繁琐、效率低等问题,基于数字孪生技术进... 工业4.0及中国制造2025发展方针的提出,加速了制造业从自动化向智能化的转型。工业机器人作为智能制造的代表性设备也将变得更智能化。针对在实际生产中工业机器人点焊调试存在的干涉碰撞、操作繁琐、效率低等问题,基于数字孪生技术进行数字建模和仿真调试。利用TECNOMATIX系列软件中的Process Simulate进行机器人点焊工位的数字化建模与运动定义,综合利用TIA Portal和S7-PLCSIM Advanced搭建虚拟仿真调试环境,实现由外部虚拟PLC控制加工工位的多机器人协同工作。仿真结果表明,机器人在运动过程中所有工作点均可达且关节速度始终保持在合理区间内,满足实际生产过程中安全性和稳定性的要求;通过数字孪生技术进行机器人点焊工位仿真可及时发现产品缺陷,缩短调试周期,降低成本。 展开更多

关键词 数字孪生 虚拟调试 Tecnomatix TIA 仿真

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机床上下料系统的数字化孪生设计与仿真

18

作者 陈志澜 唐昊阳 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第2期7-14,共8页

针对传统机床人工上下料生产效率低下和自动化生产线现场搭建存在的重复调试问题,对机床上下料系统进行数字化孪生设计与仿真研究,提出一种虚拟调试方法,在完成机床上下料系统整体设计的同时,实现系统的控制仿真。使用Process Simulate... 针对传统机床人工上下料生产效率低下和自动化生产线现场搭建存在的重复调试问题,对机床上下料系统进行数字化孪生设计与仿真研究,提出一种虚拟调试方法,在完成机床上下料系统整体设计的同时,实现系统的控制仿真。使用Process Simulate平台,在虚拟环境中构建机床上下料系统的三维数字化孪生模型,结合PLC控制系统,通过虚拟调试不断优化系统布局、工作流程、控制程序的控制逻辑和机器人上下料路径,完善机床上下料系统并实现机器人离线编程。对系统进行仿真分析,结果表明:该机床上下料系统的生产效率相比传统人工上下料提高近15%,其数字化孪生设计与仿真研究具有较好的适用性,可以减少现场重复调试的时间、降低调试成本。 展开更多

关键词 机床上下料 数字孪生 Process Simulate 虚拟调试 离线编程

原文传递

面向铣削场景的电主轴数字孪生调试方法研究

19

作者 周正飞 张凤丽 +2 位作者 牛晓彤 孙雪皓 王金江 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第5期199-204,共6页

数控机床电主轴作为机床关键功能部件之一,其工作性能直接影响数控机床的加工效果。电主轴加工前的调试工作,对于提升机床加工效率和工作性能具有重要意义。文章建立了面向铣削场景的电主轴数字孪生调试方法,针对控制效果受运行工况、... 数控机床电主轴作为机床关键功能部件之一,其工作性能直接影响数控机床的加工效果。电主轴加工前的调试工作,对于提升机床加工效率和工作性能具有重要意义。文章建立了面向铣削场景的电主轴数字孪生调试方法,针对控制效果受运行工况、敏感参数变化影响导致调试结果可靠性降低的问题,分析系统特性与运行场景特点,构建铣削场景模型,并将运行场景注入孪生模型内,结合基于模型的整定算法与手动调优策略,研究数字孪生驱动的虚拟调试方法。以主轴电机速度环控制参数为例,对PI参数进行虚拟调试优化,对比实验测试数据得出在缩短调试时间的同时也降低稳态误差48%、缩短响应时间13%,从而验证了所提方法的有效性和现场应用的可行性。 展开更多

关键词 电主轴 场景模拟 虚拟调试 数字孪生

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