数字孪生与仿真
讲师：葛正军
2021年6月5日
数字孪生基本原理
虚拟调试流程
伺服堆垛机虚拟调试
机器人虚拟调试
数字孪生基本原理
1.数字孪生的定义
数字孪生一词据称是由迈克尔·格里夫（Michael
Grieves）教授于2003年在密歇根大学执教时提出[2]。
目前尚无业界公认的数字孪生标准定义，概念在不断
发展与演变中
数字孪生概念被提出后，很快被美国国防部应用于航
空航天飞行器的健康维护与保障。德国西门子、法国
达索、美国通用电气、美国参数技术等公司也积极跟
进，特别是近些年，随着智能制造等概念的推进，数
字孪生已成为智能制造的通用技术，在军工制造、高
端装备等很多行业得到广泛应用。
数字孪生是在“数字化一切可以数字化的事物”大背景下，
通过软件定义，在数字虚体空间中所创建的虚拟事物，
与物理实体空间中的现实事物形成了在形、态、质地、
行为和发展规律上都极为相似的虚实精确映射，让物
理孪生体与数字孪生体具有了多元化映射关系，具备
了不同的保真度（逼真、抽象等）。
数字孪生概念包含了四个关键要素：
1、真实空间:即真实存在的产品系统
2、虚拟空间:通过数字化的手段所产生的产品系统的模型和镜像
3、从真实空间到虚拟空间的数据传输:研发阶段的样机和制造、运营阶段的产
品向虚拟模型反馈数据
4、从虚拟空间到真实空间的信息和流程:在研发和生产阶段，虚拟模型驱动样
机和产品的生产;在运营阶段，虚拟模型可以反映和预测真实产品的运营状态，也
可以驱动真实产品的更新(包括软件的更新)
数字孪生基本原理
数字孪生原型：产生于真实产品存在之前
产品数字孪生——————————
生产数字孪生——————————
数字孪生实例：产生于真实产品存在之后
产品运营数字孪生—————————
生产运营数字孪生————————
数字孪生的数据来源于数字模型、传感器数据和输入数据，是一种多学科、多
尺度和概率性的仿真，可以反映或预测实际产品的活动和性能。
2.数字孪生分类
数字孪生基本原理
工艺规划管理 工艺过程仿真 PLC编程
制造工艺规划
仿真结果
反馈信号
控制信号
虚拟调试
数字孪生
装配仿真
机器人仿真
人机仿真
虚拟调试
生产信息管理
制造过程管理
逻辑程序编辑
3.生产数字孪生原理图
数字孪生基本原理
机械设计
电气设计
仿真设计
制造&安装 设备调试
机器人离线编
程
虚拟环境
PLC调试
时间与成本
Try-Out
规划 设计 制造&现场实施
工艺规划&设计
1.虚拟调试的意义
虚拟调试流程
2.通讯建立
OPC-DA
连接
PS支持的
连接类型
OPC-UA
连接
Simulation
Unit
连接
PLCSIM
Advanced
连接
Win MOD
连接
虚拟调试流程
2.通讯建立
OPC-DA连接
虚拟调试流程
2.通讯建立
OPC-UA连接
虚拟调试流程
2.通讯建立
Simulation Unit连接
虚拟调试流程
Advance与PS在不同的PCAdvance与PS在一台PC
PLCSIM Advanced连接
2.通讯建立
虚拟调试流程
2.通讯建立
Win MOD连接
虚拟调试流程
3.虚拟仿真环境准备
Conveyor创建 物料流定义
IO交互信号
创建与导入
机器人轨迹示教
传感器创建
机器人信号
表创建
关节定义与
运动模拟
逻辑块&智能组
件创建
虚拟调试仿真
环境准备
虚拟调试流程
软件基本功能应用介绍：(移动，放大/缩小，旋转，显示/隐藏……)
虚拟调试流程
数字模型运动学关节定义
逻辑块定义
虚拟调试流程
虚拟调试
的目的
伺服堆垛机
虚拟调试
调试的
要求
虚拟调试
的内容
虚拟调试的
注意事项
伺服堆垛机虚拟调试
机器人程序
如何下载
KUKA机器
人虚拟调试
机器人IO表
如何添加
机器人程序
如何调用
机器人程序
信号如何查
看修改
机器人虚拟调试
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