数字化技术的现状与发展趋势

精品文档 1欢迎下载 数字化技术的现状与发展趋势数字化技术的现状与发展趋势 骆宏伟骆宏伟 摘 要 对数字化技术进行了介绍 综述了国内外数字化制造技术的研究 现状 论述了数字化制造技术是先进制造技术的核心 对数字化制造技术的几个 核心技术进行了较为详细的介绍 最后对数字化制造技术进行了展望并结合我 国实际情况对我国如何发展数字化制造技术提出了几点建议 关键词 数字化 数字化技术现状 数字化技术应用 发展趋势 一 一 引言引言 数字化技术指的是运用 0 和 1 两位数字编码 通过电子计算机 光缆 通 信卫星等设备 来表达 传输和处理所有信息的技术 数字化技术一般包括数 字编码 数字压缩 数字传输 数字调制与解调等技术 数字化技术是信息技术的核心 信息的媒体有多种 如字符 声音 语言 和图像等 这些信息媒体存在着共同的问题 一是信息量太小 二是难以交换 交流 如一本厚厚的辞海虽然有 1300 万汉字 但与大型数据库相比 包含的信 息量仍太少 辞海只能查找字词的基本涵义 若想查去年世界各国的国防开支 是多少则无可奉告 一本书 要从一个城市寄到另一个城市少则数天多则数周 这种信息 交换起来很不方便 又如 当今世界大约有 3500 种语言 使用不同 语言的人 信息交流就非常困难 数字化技术的实现 这些问题便迎刃而解 无论是字符 声音 语言和图 像 也无论是中文还是外文 都使用世界上共同的两个数字 0 和 1 编码来表达 传输和处理 到了终端 即用户手上 又原原本本地还它本来面目 这无异于 消除了世界各个国家 各个民族之间的语言隔阂 一般说来 8 个 0 和 1 就是 一个最基本的信息单位 称之为 1 个比特 简写为 1b 每秒钟传输的信息量称 之为信息的传递速率 b s 即每秒传送多少个比特 每秒传送 1 千比特为 1kb s 每秒传送 1 兆比特表示为 1Mb s 再大就是每秒 1 千兆 表示为 1Gb s 等等 用简单的两位数 0 和 1 表达 传输和处理一切信息 把信息数字化 一体 化 这是信息史上的又一次重要革命 但从技术上讲 却又相当复杂 相当困 难 世界上如此庞杂的事物 浩如烟海的信息 都要用简单的 0 和 1 来表达 精品文档 2欢迎下载 这是非常复杂的技术 信息以 0 还表达后 会出现庞大的数交流 这对数据的 快速传递提出了很高的要求 总之 信息数字化技术涉及到数字的转换 表达 存取 处理 传输 控制等一系列高技术 例如 提高信息存取能力的微电子技术 提高信息传输 能力的光纤技术 提高信息变换能力的光电技术 提高信息转换和控制能力的 计算机及其软件技术等等 所以说 信息数字化技术实际上是由一群高技术综 合发展而实现的 二 数字化制造技术在国内外的研究现状 20 世纪 50 年代 数控机床的出现开辟了制造装备的新纪元 随着微型计 算机的产生和发展 计算机数控的广泛应用 数控机床得到广泛应用和提高 相 继出现的数控三坐标测量机 CMM 和工业机器人与数控机床一起成为重要的数字 化加工 测量和操作的装备 其本质是用数字控制代替凸轮行程控制 实现运动 数字化 从机械结构和控制方式来看 数控机床 坐标测量机和工业机器人有 其共同特点 都可看作数控多坐标装备 运动副都是移动副和转动副 运动链以串 联开环为主 数控技术发展的一趋势是提升各种装备性能甚至使其更新换代 即 所谓的 数字制造装备 如电子制造装备 科学仪器 生物医疗装备以及印刷 纺织等轻工机械 20 世纪 90 年代 数字装备的一个重要的发展趋势是对海量信 息处理能力的提高 在数字仿形技术的基础上 利用 Laser scanner CT 核磁 共振等数字测量设备实现零件形状特征等几何量的数字化 然后通过数据预处理 表面建模 实体建模 后置处理等过程生成 STL 文件 或数控代码 驱动快速成 型机 或数控机床 加工出新零件 伽马刀 电镜 视觉引导的机器人等数字医 疗设备扩展了基于视觉的数字测量仪器的应用范围 实现了人体内腔器官的数字 化 三 数字化技术在制造业领域的应用 数字化制造技术 数字化制造技术术语性定义 在数字化技术和制造技术融合的背景下 并 在虚拟现实 计算机网络 快速原型 数据库和多媒体等支撑技术的支持下 精品文档 3欢迎下载 根据用户的需求 迅速收集资源信息 对产品信息 工艺信息和资源信息进行 分析 规划和重组 实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造 进而快速生 产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程 通俗地说 数字化制造就是指制造领域的数字化 它是制造技术 计算机 技术 网络技术与管理科学的交叉 融和 发展与应用的结果 也是制造企业 制造系统与生产过程 生产系统不断实现数字化的必然趋势 其内涵包括三个 层面 以设计为中心的数字化制造技术 以控制为中心的数字化制造技术 以 管理为中心的数字化制造技术 数字化制造技术的内容如下 1 CAD 计算机辅助设计 CAD 在早期是英文 Computer Aided Drawing 计算机辅助绘图 的缩写 随着计算机软 硬件技术的发展 人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不 能称之为计算机辅助设计 真正的设计是整个产品的设计 它包括产品的构思 功能设计 结构分析 加工制造等 二维工程图设计只是产品设计中的一小部 分 于是 CAD 的缩写由 Computer Aided Drawing 改为 Computer Aided Design CAD 也不再仅仅是辅助绘图 而是协助创建 修改 分析和优化的设 计技术 2 CAE 计算机辅助工程分析 CAE Computer Aided Engineering 通常指有限元分析和机构的运动学及 动力学分析 有限元分析可完成力学分析 线性 非线性 静态 动态 场分析 热场 电场 磁场等 频率响应和结构优化等 机构分析能完成机构内零部 件的位移 速度 加速度和力的计算 机构的运动模拟及机构参数的优化 3 CAM 计算机辅助制造 CAM Computer Aided Manufacture 是计算机辅助制造的缩写 能根据 CAD 模型自动生成零件加工的数控代码 对加工过程进行动态模拟 同时完成 在实现加工时的干涉和碰撞检查 CAM 系统和数字化装备结合可以实现无纸化 生产 为 CIMS 计算机集成制造系统 的实现奠定基础 CAM 中最核心的技术 是数控技术 通常零件结构采用空间直角坐标系中的点 线 面的数字量表示 CAM 就是用数控机床按数字量控制刀具运动 完成零件加工 4 CAPP 计算机辅助工艺规划 世界上最早研究 CAPP 的国家是挪威 始于 1966 年 并于 1969 年正式推 精品文档 4欢迎下载 出世界上第一个 CAPP 系统 AutoPros 并于 1973 年正式推出商品化 AutoPros 系统 美国是 60 年代末开始研究 CAPP 的 并于 1976 年由 CAM I 公司推出颇具 影响力的 CAP I s Automated Process Planning 系统 5 PDM 产品数据库管理 随着 CAD 技术的推广 原有技术管理系统难以满足要求 在采用计算机辅 助设计以前 产品的设计 工艺和经营管理过程中涉及到的各类图纸 技术文 档 工艺卡片 生产单 更改单 采购单 成本核算单和材料清单等均由人工 编写 审批 归类 分发和存档 所有的资料均通过技术资料室进行统一管理 自从采用计算机技术之后 上述与产品有关的信息都变成了电子信息 简单地 采用计算机技术模拟原来人工管理资料的方法往往不能从根本上解决先进的设 计制造手段与落后的资料管理之间的矛盾 要解决这个矛盾 必须采用 PDM 技 术 PDM 产品数据管理 是从管理 CAD CAM 系统的高度上诞生的先进的计算 机管理系统软件 它管理的是产品整个生命周期内的全部数据 工程技术人员 根据市场需求设计的产品图纸和编写的工艺文档仅仅是产品数据中的一部分 PDM 系统除了要管理上述数据外 还要对相关的市场需求 分析 设计与制造 过程中的全部更改历程 用户使用说明及售后服务等数据进行统一有效的管理 PDM 关注的是研发设计环节 6 ERP 企业资源计划 企业资源计划系统 是指建立在信息技术基础上 对企业的所有资源 物 流 资金流 信息流 人力资源 进行整合集成管理 采用信息化手段实现企 业供销链管理 从而达到对供应链上的每一环节实现科学管理 ERP 系统集中信息技术与先进的管理思想于一身 成为现代企业的运行模 式 反映时代对企业合理调配资源 最大化地创造社会财富的要求 成为企业 在信息时代生存 发展的基石 在企业中 一般的管理主要包括三方面的内容 生产控制 计划 制造 物流管理 分销 采购 库存管理 和财务管理 会 计核算 财务管理 7 RE 逆向工程技术 对实物作快速测量 并反求为可被 3D 软件接受的数据模型 快速创建数 字化模型 CAD 进而对样品进而作修改和详细设计 达到快速开发新产品的 精品文档 5欢迎下载 目的 属于数字化测量领域 8 RP 快速成型 快速成型 Rapid Prototyping 技术是 90 年代发展起来的 被认为是近 年来制造技术领域的一次重大突破 其对制造业的影响可与数控技术的出现相 媲美 RP 系统综合了机械工程 CAD 数控技术 激光技术及材料科学技术 可以自动 直接 快速 精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接 制造零件 从而可以对产品设计进行快速评价 修改及功能试验 有效地缩短 了产品的研发周期 四 数字化技术的未来发展趋势 随着计算机和网络技术的发展 使得基于多媒体计算机系统和通信网络的 数字化制造技术为现代制造系统的并行作业 分布式运行 虚拟协作 远程操 作与监视等提供了可能 数字化制造技术与产品的发展趋势如下 1 制造信息的数字化 将实现 CAD CAPP CAM CAE 的一体化 使产品向无图纸 制造方向发展 如产品 CAD 数据经过校核 直接传送给数控机床完成加工就是一 例 2 通过局域网实现企业内部并行工程 通过 Internet 建立跨地区的虚拟企业 实现资源共享 优化配置 使制造业向互联网辅助制造方向发展 3 将数字化技术注入传统产品 开发新产品 无论从工业装备和人民生活需求都 是社会发展的趋势 特别是在我国 国家在数字装备和数字制造的基础研究方面应加大资助力度 建 立国家级的研究中心和工程中心 与数字地球 数字流域 数字城市等数字技术 相适应 大力发展和应用适合我国国情和国防建设的数字制造技术和精密 重大 数字装备 特别重视人才队伍建设 大力培养一批具有创新意识 思维活跃 立 足国内的从事数字制造基础研究的高科技人才 积极开展数字制造的国际交流和 合作 尽快提高我国数字制造的研究水平 实现我国制造业的跨跃式发展 1 数字化制造技术在国内外的研究现状 参考文献 1 学昌 习俊通 基于点云数据的复杂型面数字化检测技术研究 J 计算机集成 制造 精品文档 6欢迎下载 2 建成 浅析科技型中小企业的信息化 J CAD CAM 与制造业信息化 2005 3 王莉娟 宁汝新 数字化制造中的 PDM 与 CAPP 集成技术 J 航空制造技术 2005 4 胡平 车身部件快速仿真设计与数字化模具 J 锻造与冲压 2005 5 建辉 以数字化造船促进中国船舶工业跨越式发展 J 上海造船 2005 致致 谢谢 短暂的三年大学生活很快就要结束了 我曾多么憧憬美好的学生时代 如 今当自己临近毕业时 我又留恋已经流逝的三年学生生涯 本文是在单文化老师悉心指导和亲切关怀下 并且在实习期间得到公司有 关领导的帮助 经过不断的学习和修改完成的 老师严谨的学风 渊博的学识 谦逊的为人 丰富的实践经验 高瞻远瞩 敏锐的科学眼光 将是我永远学习的楷模 老师乐观 正直 朴实的生活态度 令我深深敬佩 老师的谆谆教诲 将使我终生受益 在此 谨致以衷心的感谢 和崇高的敬意 明达学院的各位老师以及实习所在单位领导给了我很大帮助和启示 使我 学到更多的知识 从而顺利的完成毕业论文 在此一并表示衷心的感谢 祝愿 他们身体健康 工作顺利 事业上取得更大成功 我还要深深感谢我的家人和同学 是他们给予了我物质上的资助和精神上 的鼓励 使我得以顺利完成学业 再次真诚地感谢所有在我三年读书期间帮助过我的老师 同学和朋友 精品文档 7欢迎下载 明达职业技术学院 毕 业 论文 数字化技术的现状与数字化技术的现状与 发展趋势发展趋势 专专 业业 机电一体化技术机电一体化技术 学生姓名学生姓名 骆宏伟骆宏伟 班班 级级 0 07 7 机机电电 2 2 学学 号号 6207322162073221 精品文档 8欢迎下载 指导教师指导教师 单文华单文华 完成日期完成日期 2 20 00 09 9 年年 1 12 2 月月 毕业论文诚信承诺书毕业论文诚信承诺书 本人郑重承诺 1 本论文是在指导教师的指导下 查阅相关文献 进行分析研 究 独立撰写完成的 2 本论文所有相关数据 材料均是真实的 3 本论文中除引文和致谢的内容外 不包含其他人或机构已经 撰写发表过的研究成果 4 本论文如有剽窃他人研究成果的情况 一切后果自负 学生 签名 年 月 日 精品文档 9欢迎下载 本人慎重承诺和声明 本人慎重承诺和声明 所撰写的 是在指导老师的指导下自主完成 文中所有引文或引用数据 图 表均已注解说明来源 本人愿意为由此引起的后果承担责任 本毕业设计 论文 的研究成果归学校所有 三 但愿有一天你会记起 我曾默默地 毫无希望地爱过你 我这扇门曾为你打开 只为你一人打开 现在 我要把它关上了 精品文档 10欢迎下载 四 你看我的时候我装做在看别处 你在看别处的时候我在看你 五 陆上的人喜欢寻根究底 虚度很多的光阴 冬天担忧夏天的迟来 夏天担心冬天的将至 所以你们不停到处去追求一个遥不可及 四季如夏的地方 我并不羡慕 六 没想到的是 一别竟是一辈子了 七 朋友们都羡慕我 其实羡慕他们的人是我 爱你 很久了 等你 也很久了 现在 我要离开你了 比很久很久还要久 八 Do something today that your future self will thank you for 从现在开始 做一些让未来的你感谢现在的自己的事 九 有个懂你的人 是最大的幸福 这个人 不一定十全十美 但他能读懂你 能走进你的心灵深处 能看懂你心里的一切 最懂你的人 总是会一直的在你身边 默默守护你 不让你 受一点点的委屈 真正爱你的人不会说许多爱你的话 却会做许多爱你的事 十 很久很久 没有对方的消息 也不再想起这个人 也是不想再想起 十一 我不怕我会忘记他 他在我心底开出了花 十二 我还在原地等你 你却已经忘记曾来过这里 十三 那都是很好很好的 我却偏偏不喜欢 十四 向来缘浅 奈何情深 十五 习惯难受 习惯思念 习惯等你 可是却一直没有习惯看不到你 十六 爱一个人最好的方式 是经营好自己 给对方一个优质的爱人 不是拼命对一个人好 那人就会拼命爱你 俗世的感情难免有现实的一面 你有价值 你的付出才有人重视 苏芩 十七 雨水落下来是因为天空无法承受它的重量 眼泪掉下来是因为心再也无法承受那样的伤痛 十八 所谓长大 就是把原本看重的东西看轻一点 原本看轻的东西看重一点 生活中只有一种英雄主义 那就