物理模型(實體模型)
通過材料(如金屬、塑料、木材等)手工或機械加工制作的實體模型,直觀展示設備的外觀結構、尺寸比例。
應用場景:產(chǎn)品原型展示、工業(yè)設計驗證、展覽展會等。
特點:可觸摸、立體感強,但制作成本較高,修改難度大。
建模技術
正向建模:從概念設計出發(fā),通過 CAD 軟件逐步構建設備的幾何結構和裝配關系。
逆向建模:通過三維掃描(如激光雷達、結構光掃描儀)獲取現(xiàn)有設備的點云數(shù)據(jù),反推三維模型,用于舊設備改造或仿制。
多物理場建模:結合流體力學(CFD)、有限元分析(FEA)等工具,模擬設備在溫度、壓力、電磁等多場耦合下的性能。
數(shù)字孿生技術
將物理設備與數(shù)字模型實時映射,通過傳感器采集數(shù)據(jù)驅動模型動態(tài)更新,實現(xiàn) “虛擬監(jiān)控實體、實體反饋虛擬” 的閉環(huán)。
應用場景:智能工廠中,數(shù)字孿生模型可實時顯示生產(chǎn)線設備的運行參數(shù),輔助遠程運維。
典型工業(yè)設備模型案例
數(shù)控機床模型
物理模型:展示主軸、刀庫、導軌等關鍵部件的裝配關系,用于職業(yè)院校教學。
數(shù)字模型:通過 CAM 軟件生成加工路徑,模擬零件切削過程,優(yōu)化刀具軌跡。
工業(yè)機器人模型
數(shù)字模型:在 RobotStudio 等軟件中仿真機器人抓取、焊接等動作,驗證軌跡規(guī)劃的合理性。
數(shù)字孿生模型:連接真實機器人的編碼器數(shù)據(jù),實時顯示關節(jié)角度和負載狀態(tài)。
化工設備模型
概念模型:用流程圖表示反應釜、換熱器、管道之間的物料流動和化學反應過程。
物理模型:按比例縮小的精餾塔模型,展示內(nèi)部塔板結構和傳質原理。