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数字孪生及其应用探索 被引量:857
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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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参数化设计的研究现状与发展趋势 被引量:94
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作者 张峰 李兆前 黄传真 《机械工程师》 2002年第1期13-15,共3页
阐述了基于CAD模型的参数化设计方法,介绍了参数化设计的基本原理和方法,并阐述了由参数化 设计发展起来的特征参数化设计和知识驱动。
关键词 CAD 知识驱动 参数化设计 数据驱动 软件开发
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数字孪生模型构建理论及应用 被引量:197
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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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数字孪生标准体系 被引量:157
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作者 陶飞 马昕 +25 位作者 胡天亮 黄祖广 程江峰 戚庆林 张萌 刘蔚然 张贺 王尚刚 薛瑞娟 黎晓东 韦莎 刘默 刘棣斐 周剑 张健 李勤 欧阳劲松 胡雯 葛军 闫丽娟 贺东东 陈录城 徐慧 刘魁 易旺民 陈虎 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期2405-2418,共14页
数字孪生(Digital Twin)作为实现数字化、智能化、服务化等先进理念的重要使能技术,当前备受学术界和工业界关注,如何在各领域落地应用更是关注的重点。但在数字孪生理论研究与落地应用过程中,发现缺乏数字孪生相关术语、系统架构、适... 数字孪生(Digital Twin)作为实现数字化、智能化、服务化等先进理念的重要使能技术,当前备受学术界和工业界关注,如何在各领域落地应用更是关注的重点。但在数字孪生理论研究与落地应用过程中,发现缺乏数字孪生相关术语、系统架构、适用准则等标准的参考,导致不同用户对数字孪生的理解与认识存在差异;缺乏数字孪生相关模型、数据、连接与集成、服务等标准的参考,导致模型间、数据间、模型与数据间集成难、一致性差等问题,造成新的孤岛;缺乏相关适用准则、实施要求、工具和平台等标准的参考,造成用户或企业不知如何使用数字孪生。为解决上述问题,亟需数字孪生相关标准来参考和指导。因此,首先从数字孪生概念的理解与沟通、关键技术研究与实施、行业落地应用3个角度对数字孪生标准的需求进行了分析。在此基础上,结合前期提出的数字孪生五维模型,与国内本领域相关标准技术委员会及应用企业(包括机床、卫星、发动机、工程机械装备等行业)共同建立了一套数字孪生标准体系架构。该标准体系主要由数字孪生基础共性标准、关键技术标准、工具/平台标准、测评标准、安全标准、行业应用标准6部分构成,期望相关工作能为数字孪生标准研究与制定人员提供参考,同时为数字孪生落地应用提供指导。 展开更多
关键词 数字孪生 标准体系 数字孪生五维模型 基础共性 关键技术 工具/平台 行业应用
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高速切削刀具磨损表面形态研究 被引量:72
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作者 刘战强 艾兴 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期468-471,共4页
对立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具及超细晶粒硬质合金刀具高速铣削灰铸铁、调质45#钢和淬硬45#钢时的刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,不同刀具材料与工件材料匹配时的刀具磨损形态主要表现为... 对立方氮化硼刀具、陶瓷刀具、涂层刀具及超细晶粒硬质合金刀具高速铣削灰铸铁、调质45#钢和淬硬45#钢时的刀具磨损形态及其磨损机理进行观察和分析.结果表明:在高速切削条件下,不同刀具材料与工件材料匹配时的刀具磨损形态主要表现为前刀面磨损、后刀面磨损、微崩刃、剥落和破损等;高速切削时刀具的前刀面磨损形态不同于常速切削时的磨损形态,即磨损不表现为月牙洼的形式,而是表现为切削刃处磨损最大的斜面磨损形式,前刀面磨损区域随切削速度提高而减小,但磨损深度增大.研究结果可用于指导高速切削刀具材料的设计、合理选用及刀具磨损控制. 展开更多
关键词 高速切削 刀具 磨损 表面形态 铣刀
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高速切削刀具材料的进展和未来 被引量:62
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作者 艾兴 刘战强 +2 位作者 赵军 邓建新 宋世学 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2001年第8期21-25,共5页
文章结合高速切削技术和刀具材料的研究 ,综述了高速切削刀具材料的进展和应用 ,阐明了我国高速切削刀具材料面临的机遇和挑战 。
关键词 高速切削 刀具材料 机械加工
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高速铣削中切削力的研究 被引量:76
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作者 刘战强 万熠 艾兴 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期734-737,共4页
在高速铣削试验的基础上 ,研究高速切削时切削速度对切削力的影响。结果表明 ,在切削速度较低的情况下 ,切削力随切削转速的增加而增大 ,但达到某一临界速度后 ,随着切削速度继续增大 ,剪切角增大 ,造成切向切削分力下降。
关键词 切削力 高速切削加工 铣削 切削速度 切削过程
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GM模糊优化方法在小子样机械系统故障预测中的应用 被引量:85
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作者 陈举华 郭毅之 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第19期1658-1660,共3页
将具有差分格式的灰色模型 GM( 1 ,1 )拓展为 GM( 1 ,1 ,ω)预测模型。用模糊贴近度来优化参数 ω,再进行预测。由最优参数 ω*的取值可知 ,最优 GM( 1 ,1 ,ω* )预测精度一定高于未优化的 GM( 1 ,1 ) ,工程实例证实了此方法的效果是显... 将具有差分格式的灰色模型 GM( 1 ,1 )拓展为 GM( 1 ,1 ,ω)预测模型。用模糊贴近度来优化参数 ω,再进行预测。由最优参数 ω*的取值可知 ,最优 GM( 1 ,1 ,ω* )预测精度一定高于未优化的 GM( 1 ,1 ) ,工程实例证实了此方法的效果是显著的。 展开更多
关键词 故障预测 机械系统 灰色模型 模糊贴近度 小子样
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基于数字温湿度传感器SHT11的温湿度测控系统 被引量:75
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作者 冯显英 葛荣雨 《自动化仪表》 CAS 2006年第1期59-61,共3页
介绍了SHT11数字温湿度传感器的工作原理、内部结构,测量分辨率和测量范围、操作命令和接口时序。同时对利用SHT11温湿度传感器、AT89C51微控器组成的自动温湿度测控系统,提出了硬件的组成及软件的设计方案,使其达到了整个系统的温度测... 介绍了SHT11数字温湿度传感器的工作原理、内部结构,测量分辨率和测量范围、操作命令和接口时序。同时对利用SHT11温湿度传感器、AT89C51微控器组成的自动温湿度测控系统,提出了硬件的组成及软件的设计方案,使其达到了整个系统的温度测量误差优于0.5°C,相对湿度测量误差优于4%RH的预期指标。为开发高集成度、高测量精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了技术支持。 展开更多
关键词 温湿度 传感器 单片机 测控系统
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电火花放电加工间隙状态检测方法综述 被引量:54
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作者 霍孟友 张建华 艾兴 《电加工与模具》 2003年第3期17-20,共4页
间隙状态检测是电火花加工过程中极其重要的一个环节。该文介绍了利用独立式脉冲电源进行电火花加工过程间隙状态检测的常用方法 。
关键词 电火花加工 脉冲电源 间隙状态 放电脉冲 综述 检测
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切削数据库的研究现状与发展 被引量:56
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作者 刘战强 黄传真 +1 位作者 万熠 艾兴 《计算机集成制造系统-CIMS》 EI CSCD 北大核心 2003年第11期937-943,共7页
根据加工工件来优化选择刀具,包括刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削参数和机床等切削数据,将关系到生产效率、生产成本及加工质量。建立切削数据库,向机械制造业提供合理或优化的切削用量,是增强企业竞争力最有效的措施之一。本... 根据加工工件来优化选择刀具,包括刀具材料、刀具几何参数、刀具结构、切削参数和机床等切削数据,将关系到生产效率、生产成本及加工质量。建立切削数据库,向机械制造业提供合理或优化的切削用量,是增强企业竞争力最有效的措施之一。本文结合国内外切削数据库研究开发现状,探讨建立切削数据库的核心技术,分析切削数据库研究及应用过程中存在的问题,着重探讨切削数据库的发展趋势,指出切削数据库未来的研究方向将是集成化、智能化、实用化、网络化和标准化。 展开更多
关键词 切削数据库 刀具 切削用量
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曲轴轴颈损伤表面的激光熔覆再制造修复 被引量:71
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作者 封慧 李剑峰 孙杰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期80-85,共6页
为了实现发动机曲轴的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在曲轴材料45#钢样板表面制备铁基激光熔覆层,研究了熔覆层的性能,利用光学显微镜和显微硬度计进行了熔覆层金相组织观察和硬度测试。试验结果表明,熔覆层与基体结合良好,且熔... 为了实现发动机曲轴的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在曲轴材料45#钢样板表面制备铁基激光熔覆层,研究了熔覆层的性能,利用光学显微镜和显微硬度计进行了熔覆层金相组织观察和硬度测试。试验结果表明,熔覆层与基体结合良好,且熔覆层硬度为基体硬度的2~3倍;为了使曲轴在绕主轴颈旋转情况下对多拐曲轴连杆轴颈进行激光熔覆,提出了在连杆轴颈表面获得连续均匀熔覆层应满足的条件,并在满足这些条件的前提下,推导出了激光熔覆曲轴连杆轴颈过程中激光束与转动轴颈的运动轨迹和相对速度之间的关系模型,通过试验,验证了轨迹模型的可行性。 展开更多
关键词 激光光学 激光熔覆 铁基合金 显微组织 硬度 曲轴连杆轴颈
原文传递
基于机器视觉的Delta机器人分拣系统算法 被引量:71
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作者 倪鹤鹏 刘亚男 +3 位作者 张承瑞 王云飞 夏飞虎 邱正师 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期49-55,共7页
针对分拣过程中视觉系统对工件的重复拍摄问题,提出一种基于时间与工件位置的图像去重复算法,以实时分拣系统的系统运行时刻作为各单元的时间基准,将预测的工件到达某一固定参考位置的时刻与工件当前位置组合成一组能唯一识别工件的坐标... 针对分拣过程中视觉系统对工件的重复拍摄问题,提出一种基于时间与工件位置的图像去重复算法,以实时分拣系统的系统运行时刻作为各单元的时间基准,将预测的工件到达某一固定参考位置的时刻与工件当前位置组合成一组能唯一识别工件的坐标,经周期性比较,判断并去掉重复图像信息.同时为提高分拣效率,提出一种基于牛顿-拉夫森迭代的动态抓取算法,建立了机器人跟踪工件的数学模型,并通过牛顿-拉夫森方法求解该非线性数学模型.最后用MATLAB对动态抓取算法进行了验证.样机实验中最快分拣速度达110次/min,误抓率小于2‰,漏抓率为0,证明了算法能够满足实时性要求,同时具有较高的准确性和稳定性. 展开更多
关键词 工业分拣 Delta机器人 图像去重复 动态抓取
原文传递
高速高效加工领域科学技术发展研究 被引量:69
14
作者 邓朝晖 刘战强 张晓红 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第23期106-120,共15页
高速高效加工是近年来迅速发展起来的集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术,是机械加工技术的重要发展方向。在航空、航天、汽车、模具、高速机车等行业中应用已取得重大经济效益,对提高加工技术水平,推动机械制造技术的进步具... 高速高效加工是近年来迅速发展起来的集高效、优质和低耗于一身的先进制造工艺技术,是机械加工技术的重要发展方向。在航空、航天、汽车、模具、高速机车等行业中应用已取得重大经济效益,对提高加工技术水平,推动机械制造技术的进步具有深远的意义。高速高效加工的研发主要包括加工机理、加工机床、刀具磨具和加工工艺等方面。给出高速切削磨削机理、刀具磨具、机床功能部件及整机设计等方面的新理论、新原理、新观点、新方法、新成果和新技术,介绍高速切削磨削技术在产业发展中的重大应用和重大成果。以汽车制造业为例指出高速加工技术的发展趋势,预测2015~2025年中型高速加工中心的技术指标,结合我国未来几年的战略需求和重点发展方向,提出高速加工技术发展路线,展望未来几年我国高速加工技术的发展重点。 展开更多
关键词 高速加工 高效加工 刀具 磨具 工艺智能应用系统
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高速切削刀具的发展现状 被引量:46
15
作者 刘战强 艾兴 《工具技术》 北大核心 2001年第3期3-8,共6页
对国内外高速切削刀具的发展现状进行了综合评述 ,重点介绍了高速切削刀具材料和高速切削刀具技术 (包括刀具动平衡技术、刀柄系统、刀具安全性、可转位面铣刀结构、刀具监测技术等 )
关键词 高速切削 刀具 刀具材料 刀具技术
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高速切削表面粗糙度理论研究综述 被引量:58
16
作者 王素玉 赵军 +1 位作者 艾兴 吕志杰 《机械工程师》 2004年第10期3-6,共4页
表面粗糙度是评价产品精度和进行零件设计的技术要求之一,也是衡量切削加工性能的重要指标。对表面粗糙度的预报和控制,已受到国内、外研究学者的广泛关注。文中根据近几年来国内外研究进展情况,对表面粗糙度理论研究的相关问题进行了评... 表面粗糙度是评价产品精度和进行零件设计的技术要求之一,也是衡量切削加工性能的重要指标。对表面粗糙度的预报和控制,已受到国内、外研究学者的广泛关注。文中根据近几年来国内外研究进展情况,对表面粗糙度理论研究的相关问题进行了评述,并对今后研究的发展方向作了探讨。 展开更多
关键词 高速切削 表面粗糙度 预报
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基于有限元法的风力机塔架结构动态分析 被引量:47
17
作者 陆萍 秦惠芳 栾芝云 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期127-130,共4页
将有限元技术与模态分析理论相结合,在有限元软件的基础上研制了一套用于风力机塔架结构的动态分析程序系统。讨论了模型建立、载荷施加、边界条件和模态参数的计算,并给出了应用实例及结果分析。
关键词 有限元法 风力机搭架 模态分析
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论绿色切削液的必要性和可行性 被引量:51
18
作者 孙建国 刘镇昌 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期68-69,74,共3页
本文简述了切削液的发展 ,指出在世界上有关健康、环保要求日益严格的今天 ,切削液存在的根本问题是其对人体和环境的危害性 ,提出了一些解决方法 ,认为研制对人和环境友好的绿色切削液是最符合目前切削加工发展需要的解决方法 。
关键词 切削液 安全 健康 环境保护 绿色切削液
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流固耦合应用研究进展 被引量:25
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作者 郭术义 陈举华 《济南大学学报(自然科学版)》 CAS 2004年第2期123-126,共4页
流固耦合力学是一门新兴学科。本文简要介绍了该学科的典型应用进展情况 ,总结了各种研究中的典型方程、数值解法 。
关键词 流固耦合 数值模拟 展望
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快速收敛的机器人滑模变结构控制 被引量:63
20
作者 梅红 王勇 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2009年第5期552-557,共6页
针对滑模变结构控制的收敛速度问题,提出了一种新的非线性滑模面.系统到达该滑模面上任一位置后,都能够以高于线性滑模和终端滑模的速度收敛到平衡点.同时,提出了一种新的双幂次趋近律,使得系统状态在趋近滑模面的全过程中,也能够拥有... 针对滑模变结构控制的收敛速度问题,提出了一种新的非线性滑模面.系统到达该滑模面上任一位置后,都能够以高于线性滑模和终端滑模的速度收敛到平衡点.同时,提出了一种新的双幂次趋近律,使得系统状态在趋近滑模面的全过程中,也能够拥有较高的速度,并消除了传统滑模变结构控制所固有的抖振.最后将该方法用于仿真机器人的路径跟踪控制,结果表明,系统具有较强的鲁棒性和较快的收敛速度,验证了该方案的有效性. 展开更多
关键词 滑模变结构控制 滑模面 趋近律 轨迹跟踪
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