2025年数字化设计与智能制造技能竞赛试题及答案

2025年数字化设计与智能制造技能竞赛试题及答案一、单项选择题（每题1分，共30分。每题只有一个正确答案，错选、多选、未选均不得分）1.在SolidWorks2025中，若需将曲面厚度直接赋予实体属性，最快捷的命令是A.ThickenB.OffsetSurfaceC.KnitSurfaceD.BoundaryBoss答案：A解析：Thicken可将所选曲面一次性赋予厚度并生成实体，其余命令仅完成曲面操作，不直接生成实体。2.采用西门子S71500PLC进行高速计数时，最高可支持的脉冲频率为A.100kHzB.500kHzC.1MHzD.4MHz答案：C解析：S71500高速计数模块TMCount2×24V硬件极限为1MHz，超过该频率需外接专用模块。3.在数字孪生模型校准过程中，若实测温度与仿真温度偏差呈线性递增，应优先调整A.材料导热系数B.对流换热系数C.初始温度场D.网格密度答案：B解析：线性递增偏差通常源于边界条件设定不当，对流换热系数直接影响边界热交换速率。4.使用Python对OPCUA变量进行写操作时，必须设置的参数是A.NodeId、Variant、TimestampB.NodeId、Value、VariantTypeC.BrowseName、DataType、AccessLevelD.DisplayName、UserToken、SessionTimeout答案：B解析：写操作核心为定位节点(NodeId)、赋予值(Value)并声明数据类型(VariantType)，其余为辅助或读操作用。5.在增材制造LPBF工艺中，若层厚从30μm降至20μm，而激光功率不变，则能量密度A.增加50%B.增加33%C.减少33%D.不变答案：B解析：能量密度E=P/(v·h·t)，t由30→20μm，分母减小33%，故E增加33%。6.关于ISO232472025中数字孪生成熟度等级，Level4“Predictive”具备的能力是A.实时数据可视化B.基于历史数据的故障预测C.自适应闭环控制D.多物理场耦合仿真答案：B解析：Level4核心为预测，Level5才实现自适应闭环。7.在FANUC机器人中，若欲通过Karel程序动态修改运动速度，应使用的内置变量是A.$MOR_GRP[1].$SPEEDB.$DEFVELC.$SCR.$RUNOVLD.$PARAM_GROUP[1].$SPEED答案：A解析：$MOR_GRP[1].$SPEED直接映射当前运动组速度，可实时赋值。8.采用5GTSN网络进行运动控制时，时间同步协议首选A.NTPB.PTP(gPTP)C.SyncED.RTPS答案：B解析：gPTP为IEEE802.1AS标准，可实现亚微秒级同步，满足运动控制精度。9.在MATLAB2025b中，将Simscape模型一键生成C++代码需使用A.SimulinkCoderB.MATLABCoderC.SimscapeHDLWorkflowAdvisorD.SimscapeExport>C++答案：D解析：2025b新增Simscape直接导出C++功能，无需通过SimulinkCoder中转。10.当使用数字孪生进行机床热误差补偿时，最佳热误差建模方法为A.多元线性回归B.支持向量机C.长短期记忆网络LSTMD.卡尔曼滤波答案：C解析：LSTM可捕捉温度场滞后与累积效应，预测精度高于传统回归。11.在NX2206序列化加工中，若需基于刀具寿命自动换刀，应激活A.ToolChange>ManualB.ToolTracking>LifeLimitC.CutterCompensation>WearD.Feeds&Speeds>Recalculate答案：B解析：ToolTracking模块可绑定刀具寿命阈值，触发自动换刀事件。12.采用ROS2Humble控制移动机器人时，默认的DDS中间件为A.FastDDSB.CycloneDDSC.ConnextDDSD.OpenDDS答案：B解析：Humble默认捆绑CycloneDDS，rmw_cyclonedds_cpp为默认实现。13.在SolidWorksPDM2025中，若需实现“快速发布”自动转换STEP，需配置A.Dispatch>ConvertTaskB.Task>Export>STEPC.TransitionAction>ConvertD.ColdStorage>Format答案：A解析：Dispatch可绑定工作流转换事件，自动调用ConvertTask生成STEP。14.当使用Python进行A路径规划时，启发函数h(n)通常取A.曼哈顿距离B.欧氏距离C.切比雪夫距离D.以上均可答案：D解析：A允许任意可采纳启发函数，只要满足h(n)≤真实代价。15.在MindSphere中，若资产变量更新频率为1Hz，而MindConnectNano上传周期设为500ms，则云端可见A.每1s一次，重复值B.每500ms一次，线性插值C.每500ms一次，零阶保持D.每1s一次，缺失值答案：C解析：Nano缓存周期500ms，变量未变则零阶保持，云端每500ms收到同一值。16.采用Creo10.0进行拓扑优化时，若需保留轴承孔面为非设计域，应使用A.FrozenRegionB.ExclusionSurfaceC.HardConstraint>GeometryD.ManufacturingConstraint>Mill答案：B解析：ExclusionSurface可直接指定面为非设计域，避免被优化算法移除。17.在SiemensTIAPortalV19中，若FB块接口新增“Temp”变量，则该变量存储区位于A.背景DBB.调用栈LstackC.共享DBD.M区答案：B解析：Temp为临时变量，位于调用栈，块执行结束即释放。18.当使用激光位移传感器测量粗糙表面时，为降低散斑误差，最佳措施为A.提高采样频率B.移动平均滤波C.多角度扫描融合D.降低激光功率答案：C解析：多角度融合可平均散斑噪声，提高重复精度。19.在Python中使用PyTorch训练PointNet++时，若点云数据缺失法向信息，应设置A.use_normals=FalseB.include_normal=TrueC.feature_dim=3D.normalize=False答案：A解析：use_normals=False可跳过法向输入，避免维度不匹配。20.在数字孪生运维阶段，若需验证模型精度，首选指标为A.R²B.MAPEC.RMSED.以上均需答案：D解析：单一指标无法全面评价，需综合R²、MAPE、RMSE。21.采用HyperStudy2025进行DOE时，若因子数为8，水平数为3，则全因子实验次数为A.24B.256C.6561D.512答案：C解析：3^8=6561。22.在ABBRobotStudio中，若需将RAPID数组上传至PCSDK，应使用的数据容器为A.RapidDataB.NumC.RobTargetD.JointTarget答案：A解析：RapidData可封装任意RAPID变量，包括数组。23.当使用ANSYSFluent2025R1进行流固耦合时，若结构侧使用瞬态求解而流体侧使用稳态，则系统会A.自动报错终止B.以稳态结果作为每步边界C.以瞬态平均作为边界D.强制流体瞬态答案：A解析：FluentSystemCoupling要求时间推进一致，不匹配即报错。24.在数控系统中，当采用G05.1Q1时，表示激活A.纳米平滑B.AI轮廓控制C.高速高精模式D.样条插补答案：B解析：FANUC系统G05.1Q1为AI轮廓控制Ⅰ，降低跟随误差。25.使用Pythonopencv进行亚像素角点检测时，迭代终止条件eps通常设为A.0.1B.0.01C.0.001D.1答案：C解析：亚像素精度需eps≤0.001，否则收敛不足。26.在Teamcenter14.3中，若需实现“双签”审批，应配置A.SignoffTeam>Quorum=2B.ECO>Reviewer>MandatoryC.Workflow>Parallel=2D.ACL>Required=2答案：A解析：SignoffTeamQuorum=2表示至少两人签审。27.当使用光纤传感器监测电机轴承振动时，若出现“低频漂移”，最可能原因为A.光源强度波动B.光纤微弯损耗C.温度膨胀导致光程差D.采样率不足答案：C解析：温度膨胀改变光程，产生低频漂移噪声。28.在MATLAB中，若需将Simscape变量直接用于DeepLearningToolbox，应使用A.simscapeToTensorB.simulinkToArrayC.loggedSignals>table>dlarrayD.ss2tf答案：C解析：先记录信号为timetable，再转dlarray供深度学习。29.在工业边缘计算节点中，若Docker容器需访问GPIO，应启动参数加A.device=/dev/gpioB.privilegedC.networkhostD.v/sys:/sys答案：B解析：privileged可放开设备访问权限，含GPIO。30.当使用激光打标机进行二维码雕刻时，若出现“拖尾”，应优先降低A.激光频率B.打标速度C.填充线间距D.Qswitch延时答案：B解析：速度过高导致能量堆积，产生熔融拖尾。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）31.以下哪些方法可有效降低3D打印PLA件的翘曲变形A.增加热床温度B.减少填充密度C.使用封闭式舱体D.添加brim答案：A、C、D解析：降低填充可减少内应力，但对翘曲影响弱；热床、封闭环境、brim均可改善翘曲。32.在ROS2中，下列关于QoS策略正确的是A.Reliable保证所有样本到达B.Besteffort降低延迟C.Transientlocal支持发布历史数据D.Keeplast缓存最新样本答案：A、B、C、D解析：四项均为ROS2QoS标准策略。33.采用西门子S71500进行运动控制时，以下哪些编码器接口可直接接入A.TTL差分B.SSI绝对值C.EnDat2.2D.BiSSC答案：A、B、C解析：S71500TMPosInput支持TTL、SSI、EnDat，但BiSSC需第三方网关。34.在Python中，以下哪些库支持点云下采样A.Open3DB.PCLPythonC.PyVistaD.Trimesh答案：A、B、C解析：Trimesh主要面向网格，点云下采样功能弱。35.关于数字孪生数据管道的正确描述A.需支持时间对齐B.必须采用MQTTC.应提供数据血缘追踪D.支持边缘缓存答案：A、C、D解析：MQTT仅为可选协议，非必须。36.在NXCAM中，以下哪些刀轨策略适用于高速铣削A.AdaptiveMillingB.TrochoidalMillingC.ZLevelD.FlowCut答案：A、B解析：Adaptive与Trochoidal均保持恒定切屑厚度，适合高速。37.使用Python进行特征工程时，以下哪些方法可用于时序信号降噪A.小波阈值B.SavitzkyGolay滤波C.PCAD.卡尔曼滤波答案：A、B、D解析：PCA为降维，非降噪。38.在工业现场部署边缘AI，以下哪些技术可降低模型延迟A.TensorRT量化B.ONNXRuntimeGPUC.模型剪枝D.增加batchsize答案：A、B、C解析：增大batchsize反而增加单次延迟。39.关于增材制造支撑设计的原则A.最小化支撑体积B.避免封闭腔支撑C.优先树状支撑D.与成形方向无关答案：A、B、C解析：支撑与成形方向密切相关。40.在FANUC机器人中，以下哪些指令可用于力控打磨A.FCGuidB.ForceControlC.SkipConditionD.SoftFloat答案：A、B、D解析：SkipCondition用于跳转，无力控功能。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.在Python中，NumPy数组的切片返回的是视图而非副本。答案：√解析：切片不复制数据，修改会影响原数组。42.采用激光选区熔化时，层厚越小，表面粗糙度Ra一定越小。答案：×解析：过薄层厚可能导致球化，反而增加粗糙度。43.ROS2的节点名称必须全局唯一。答案：√解析：节点名称用于图discovery，重名会导致冲突。44.在SolidWorksSimulation中，采用pmethod比hmethod更适合大变形橡胶件。答案：√解析：pmethod可提高单元阶数，避免极端网格细化。45.西门子S71500的OB1中断优先级高于OB35。答案：×解析：OB35为循环中断，默认优先级高于OB1。46.在深度学习中，Dropout层在推理阶段默认保持原概率。答案：×解析：推理时Dropout自动关闭，scale按1/(1p)补偿。47.采用CreoGenerativeDesign必须指定制造工艺约束。答案：√解析：工艺约束为生成前提，否则结果不可制造。48.在5GuRLLC场景中，空口时延可低于1ms。答案：√解析：3GPPR16已支持0.5ms时隙。49.光纤传感器对电磁干扰天然免疫。答案：√解析：光纤基于光信号，不受EMI影响。50.在Python中，GIL全局解释器锁限制了多线程CPU密集型任务的并行。答案：√解析：GIL导致同一时刻仅一个线程执行字节码。四、填空题（每空2分，共20分）51.在SolidWorksAPI中，选择面的对象类型为______。答案：Face2解析：Face2为COM接口暴露的面类型。52.若激光功率P=200W，扫描速度v=1m/s，光斑直径d=100μm，则能量密度为______J/mm²。答案：2.55解析：E=P/(v·d)=200/(1000×0.1)=2J/mm，但单位换算后2.55。53.在ROS2中，查看节点图命令为______。答案：ros2runrqt_graphrqt_graph54.西门子S71500中，浮点数占用______字节。答案：4解析：REAL类型为32位IEEE754。55.在Python中，将列表[1,2,3]转为NumPy数组的命令为______。答案：np.array([1,2,3])56.当使用G代码G64时，表示激活______模式。答案：连续路径/精磨削解析：G64取消精确停止，追求速度平滑。57.在ANSYS中，单元Solid186为______维单元。答案：3解析：Solid186为20节点3D实体。58.若光纤传感器采用1310nm波长，则其在硅基光纤中理论速度约为______×10⁸m/s。答案：2.04解析：n≈1.468，v=c/n≈2.04×10⁸。59.在Python中，使用OpenCV读取图像的默认颜色顺序为______。答案：BGR解析：OpenCV以BGR存储，非RGB。60.在NX中，快捷键Ctrl+Shift+U的作用是______。答案：显示所有隐藏对象五、简答题（每题10分，共30分）61.简述数字孪生模型校准的“三步法”并给出每步关键指标。答案：1.数据清洗：关键指标缺失率<1%，异常值比例<0.5%；2.参数辨识：采用Sobol灵敏度筛选Top10参数，目标函数RMSE<5%；3.验证与确认：采用未参与训练的数据集，R²>0.9，MAPE<8%，并通过T检验(p>0.05)确认无系统偏差。解析：三步法保证模型可信，指标量化可重复。62.说明在激光粉末床缺陷实时监测中，采用高速红外相机与机器学习融合的流程。答案：1.硬件同步：红外相机与扫描振镜时钟通过PTP同步，时间戳误差<1ms；2.图像配准：基于振镜位置反馈将红外帧映射至CAD坐标，配准误差<0.2mm；3.数据增强：采用GAN生成罕见缺陷样本，解决类别不平衡；4.模型训练：使用3DCNN+ConvLSTM，输入为10帧时序，输出缺陷类别与置信度；5.边缘部署：TensorRTINT8量化，延迟<30ms，在线mAP>0.85；6.闭环反馈：检测到未熔透即实时调整激光功率+10%，缺陷率下降62%。解析：全流程覆盖采集、训练、部署、闭环，确保实时性与准确性。63.给出在NXCAM中利用Python脚本批量创建刀具库的步骤与核心代码片段。答案：步骤：1.准备CSV，列：Name、Diam、Flutes、Length、Material；2.启动NX/OpenPython；3.创建Library对象；4.逐行读取CSV并调用CreateTool；5.保存库至指定路径。核心代码：importnxopens=nxopen.Session.GetSession()lib=s.CamSession.ToolLibraries.CreateToolLibrary("MyLib")withopen("tools.csv")asf:forlineinf:name,diam,flutes,length,mat=line.strip().split(',')t=lib.CreateTool(nxopen.cam.ToolTypes.EndMill)t.Name=namet.Diameter=float(diam)t.FluteCount=int(flutes)t.OverallLength=float(length)t.Material=matlib.Save()解析：脚本耗时<2s即可创建百把刀具，避免手工重复。六、综合应用题（共40分）64.数字孪生齿轮箱故障预测（40分）背景：某风电场1.5MW齿轮箱高速级轴承外圈出现