为了精确构建复杂机械设备数字孪生模型,提出了一种针对多异构并联机构组合体的数字孪生方法。设计了面向特殊机电产品的多异构并联机构组合体数字孪生系统,对该机电产品的多异构并联机构组合体进行运动仿真。搭建了数字孪生虚拟实体,设计了相应的多异构并联机构组合体运动学位姿求解算法;通过信息物理系统(CPS)连接虚拟实体与物理实体,实现了虚拟实体与物理实体的运动关系映射,虚拟实体的运动与物理实体保持同步。仿真和实际运行表明,算法效率满足实时运行需要,多异构并联机构组合体数字孪生系统满足数字孪生高同步性要求。

为实现机械产品装配过程动态感知、 协同交互的智能装配目标, 在分析CPS于机械产品装配过程应用模式基础上,提出CPS环境下的虚拟装配单元 （Virtual Assembly Unit, VAU） 概念, 然后完成单元建模和仿真交互.首先, 通过分析CPS环境下机械产品装配过程特点来研究装配过程信息流动路径及信息交互需求;其次,以装配线工作站为研究对象,运用扩展Petri网将其抽象成若干具备内部自治能力的虚拟装配单元, VAU由单元动作功能模块组成,以门变迁与信息库所表示功能模块之间的信息交互; 最后,以发动机装配中的凸轮轴涂胶工作站为例, 依据工作站内部功能逻辑和作业标准约束,对虚拟装配单元功能逻辑交互进行仿真.

发动机装配过程作为制造业生产过程中的重要环节, 在实际运行中会产生大量的实时数据信息, 伴随而来的是对信息进行分析处理和实现信息交互的需求.由于发动机装配过程存在设备类型繁多、 装配信息多源、 装配信息实时响应不足和缺乏可靠的信息系统等问题.文中从这一需求出发, 针对发动机装配过程中存在的上述问题,以发动机装配过程数据挖掘为主要研究内容, 通过对装配过程、 CPS和数据挖掘的研究, 构建了基于CPS的装配过程数据挖掘系统.