摘要：针对套筒智能检测生产线调试过程中存在调试周期长、试错成本高等问题,设计了基于数字孪生(DT)和虚拟调试(VC)技术,构建了套筒智能检测生产线VC系统。基于DT五维模型的套筒智能检测生产线和VC系统结构模型,明确套筒智能检测生产线的工作原理;阐述VC系统中智能检测生产线的数字空间搭建、控制系统设计、数据同步和交互、实时状态监测、故障模拟与恢复等关键技术。通过实验,证明了该方法的可行性与有效性,并为智能检测生产线的设计提供了参考。

摘要：针对综采自动化跟机工艺设计和参数调试成本高、周期长、过程繁琐的问题,提出了综采跟机工艺数字孪生系统架构,从物理设备、虚实交互、孪生数据、机理模型、仿真算法和工艺应用等层面进行分析,并对跟机工艺数据传输和存储、跟机工艺历史回放、实时跟机工艺孪生演绎、跟机工艺预演仿真、跟机工艺指令调度等关键技术进行了详细描述。提出了综采跟机工艺数字孪生系统技术路线:通过万兆光纤环网+5G通信将采煤机工艺动作数据汇集到采煤机主机,将串行支架控制器发出的支架工艺动作数据汇集到电液控主机,对工艺数据按动作时序进行收集、归类、编码,作为工艺过程回放的数据源;同时,主机将实时上报的跟机工艺数据转发给三维数字孪生系统,在三维虚拟场景中孪生演绎跟机过程;在人机交互界面完成跟机工艺参数配置后,可在三维场景中预演综采跟机工艺过程;在实时开采过程中,汇集各类传感数据,结合预演无误的跟机工艺,系统统筹下发工艺调度指令,将支架控制器从决策者转变为执行者,克服因井下空间不足导致控制器算力有限的局限性。现场应用结果表明,综采跟机工艺数字孪生系统可为综采跟机工艺设计、参数配置、仿真测试提供技术参考,使跟机工艺开发周期由14 d缩短至1 d,跟机工艺设计修改更加便捷,综采工作面跟机自动化率提高到90%以上。

摘要：针对高速铁路牵引供电相关专业学生在实践教学中面临的风险大、费用高、复杂环节难以开展等问题,综合运用实物仿真、虚拟仿真和虚实交互技术,开发了虚实结合的高速铁路受电弓-接触网仿真交互实验系统。首先,依据实际工程数据,等比例搭建受电弓、动车组及接触网等实体和三维仿真模型。然后分别设计高速铁路弓网运行现实场景和虚拟场景,通过虚实交互设计实现现实场景与虚拟场景的数据交互,真实再现弓网运行过程。在此基础上,在虚拟场景中设置弓网故障、电气联结故障、绝缘故障等高速铁路接触网主要故障类型,并利用Unity虚拟现实引擎进行虚拟交互开发,实现接触网检修维护仿真模拟,为在校学生实践教学和铁路企业员工培训提供一种新的途径。

摘要：数字孪生(digital twin)作为“工业4.0”、智能制造和智慧城市等先进理念的技术手段,备受学术界的广泛关注和研究,尤其是针对数字孪生技术的落地应用更是研究热点。首先介绍了数字孪生技术的概念;然后阐述了数字孪生技术的产品设计原理;最后从机床系统设计及改进、机床加工过程数据监测、机床系统故障预测与健康管理共3个方面,详细总结了数字孪生技术在机床行业中的应用研究现状,为数字孪生技术在机床行业或其他不同领域的落地应用提供一定参考。

摘要：维修保障是装备运行使用的重要部分,装备的维修保障能力直接影响其效能的发挥。而基于历史故障数据的传统维修保障方式很难实现实时精确保障,使得装备效能发挥受到了影响。数字孪生技术的发展为装备运行使用过程中的全资可视化、装备状态实时感知、故障快速预测并诊断、维修方案智能化制定及验证、维修指导以及按需训练培训等提供了良好的实现条件。文中在研究装备维修保障对象、业务领域及寿命期保障内容的基础上,设计一种装备维修保障数字孪生模型,分析装备数字孪生体组成以及需要管理的元素;在分析装备维修保障孪生数据流的基础上,提出了装备维修保障数字孪生平台框架;最后针对装备维修保障数字孪生体的构建及使用,分析了数字孪生平台实现的关键技术。研究成果可指导装备维修保障数字孪生体建设工作的开展,实现装备实时、精确保障。

摘要：直线度问题是综采工作面智能化建设的卡脖子问题之一,解决该问题的关键在于刮板输送机或者液压支架群的位姿获取。目前针对综采工作面直线度的研究大多是对液压支架和刮板输送机的直线度分别进行讨论,存在成本高、实现困难等问题。针对该问题,基于虚拟现实(VR)与数字孪生(DT)技术对综采工作面直线度求解方法进行探索,将液压支架、浮动连接机构、刮板输送机看作一个系统来进行整体考虑,搭建了综采工作面直线度求解框架,主要分为机理解析、模型构建、融合推演、重构监测、预测控制5个步骤。指出综采支运装备相对位置关系分析的关键在于连接液压支架底座与刮板输送机的浮动连接机构,根据浮动连接机构的运动特性将其简化为机器人模型,进行正逆向运动解析;依据真实的煤层环境,在Unity3D中建立基于关节的综采支运装备运动仿真模型,构建VR场景,实现虚实映射;通过非接触式视觉传感器、虚拟传感器、虚实融合等技术,融合传感器及点云信息进行支运装备位姿推演;利用虚实交互技术,联合真实物理场景构建DT系统,实现综采工作面虚拟监测;在虚拟场景中对保证直线度所需的推移行程进行预测,并将其反馈至物理场景中进行直线度控制。

摘要：5G、大数据、传感器、人工智能等数字技术的介入,使得环境艺术空间实现了虚实交互的场所互动,环境艺术设计在“技术-空间-社会”多重耦合下被深刻重构,且环境数字化与数字技术环境化趋势愈发显著。如何在数字化技术提供工具的基础上,让环境艺术设计实现从服务工业文明到服务数字文明的转变,以技术驱动催生新的环境空间特征,具有重要的现实意义。数字化技术在环境艺术设计中的功能效果。以城市街道环境空间为依托,以数字化技术为核心技术,将智能语音交互一体机、智能垃圾箱、无人车等数字化设备引入街道环境空间,打造出了智能照明、智能交通等新子空间体系。显然,数字化技术改善了城市街道空间环境的整体基础设施和运营,有助于维护周围环境的整体健康,达到智慧和绿色的状态。

摘要：针对目前市政道路设计经验与设计理念存在弊端、图纸展示不够直观、信息难以共享和传递等问题,导致的市政道路设计不合理现象,本文进行了基于数字孪生技术的市政道路设计优化研究。根据市政道路设计影响因素及评估指标,针对市政道路设计多专业协同性强、不同道路相互影响、整体设计较为复杂的特点,结合数字孪生技术在市政道路设计中的作用,提出了基于数字孪生的市政优化设计流程,形成了考虑多目标、多因素的市政设计方法,有效提高了市政道路设计的合理性。数字孪生优化设计方法展示了虚实交互模式下的市政道路,大幅增强了可视化程度,有效降低了设计过程中的误差。研究结果表明,本研究适用于不同的应用场景,能够为其他市政道路设计应用数字孪生技术提供指导,有效提高了市政道路设计的智能化与信息化水平。

摘要：为了解决当前无人机仿真过程中的实时性和精确度限制、虚实交互困难、物理飞行数据和仿真信息双向动态链接与融合不足等问题,采用将数字孪生技术与无人机飞行仿真试验相结合的研究方法,以四旋翼无人机的飞行过程为案例,设计并搭建了基于数字孪生的无人机飞行仿真验证系统,将实时采集到的无人机真实数据与数字孪生体中的孪生数据进行数据融合。研究结果显示,应用数字孪生技术进行的无人机飞行仿真试验能够满足实时性和一致性要求,在相同的飞行任务中,数字孪生仿真结果比传统全数字仿真结果更接近实际,与无人机实体飞行轨迹的相关性接近度为0.93,比全数字仿真提升12.50%,仿真性能有明显提升。

摘要：由于当前大多数笔记本电脑不再配置光驱,但英语教材依然以光盘形式提供视频资料,影响学习效果,因此采用Unity3D集成Vuforia SDK设计实现基于增强现实技术的英语视听说移动教学软件VBook。系统首先构建识别图数据库存于云端,根据识别图名称命名对应的视频文件;然后利用Unity3D设计和渲染场景,设计ImageTarget对象的虚拟视频播放按钮,编写脚本代码实现对识别图数据库及其相应视频的访问;最后生成便于用户使用的移动端应用。用户只需将Camera镜头对准书本插图,即可呈现出虚实叠加的视觉效果,实现移动设备的英语教学视频播放。将增强现实技术应用于英语视频教学,能使用户享受到新颖的学习方法和虚实结合的交互体验。