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基于数字孪生的零件测量系统开发

魏君一  
【摘要】:智能制造的基础本质上需实现物理空间与数字空间中的数据互融互通,数字孪生技术为实现物理空间与数字空间相互映射提供了解决方案。本文以零件测量平台为对象,使用数字化建模技术设计了虚拟测量平台,根据虚拟测量平台映射为物理空间中零件测量平台,研究了零件测量平台虚实映射和数据集成方法,开发了基于数字孪生的零件测量监控系统。主要研究内容和成果如下:(1)给出了基于数字孪生的零件测量系统整体方案,研究了零件测量平台物理空间与虚拟空间之间的建模映射技术,根据零件测量平台的数据特点,提出了零件测量平台监控系统构架。(2)依据零件测量系统框架,确定了虚拟测量平台统一的建模方法,分析了物理空间与虚拟空间之间数据映射和驱动方法,研究了零件测量系统虚实数据集成的方案。在虚拟测量平台模型的基础上,搭建了物理测量平台,并对零件测量平台中各个测量工位的机械结构与相应的零件夹具进行了介绍,完成了物理平台的PLC控制系统设计。(3)多源异构设备数据采集软件开发与测量系统数据库设计。分析了测量平台中孪生数据的组成,使用OPC、Socket技术开发了PLC与机器人数据实时采集软件。根据测量平台中数据的存储与管理需要,设计了数据库表结构,实现了物理测量平台状态数据的实时采集。(4)根据测量平台控制需求,使用三层软件架构,编写各个测量功能模块,实现监控系统软件对测量平台的测量控制与监控。最后通过零件测量平台进行实例测试,完成了物理测量平台状态数据到虚拟测量平台传输的验证。


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