1、第六章UniversityofScienceandTechnologyBeijingUniversityofScienceandTechnologyBeijingWINTERWINTER思维导图智能机床智能机床的概念智能机床的发展智能机床关键技术典型智能机床介绍智能制造装备智能制造装备的概念智能制造装备的意义智能制造装备的技术特征智能仪器仪表智能仪器仪表简介智能仪器仪表功能特点智能仪器仪表发展趋势工业机器人工业机器人基本组成结构国内外工业机器人发展概况3D打印设备3D打印设备概述常见的3D打印技术原理3D打印技术发展的趋势与面临的挑战工业机器人的概念学习要点单击编辑标题POINTS掌握智能制造装备、智能数控机床、3D打印设备、工业机器人的概念，3D打印设备的技术原理，智能仪器仪表的简介；熟悉智能制造装备的技术特征、工业机器人的组成结构以及智能仪器仪表的功能特点；了解智能数控机床的关键技术。具体包括：掌握智能制造装备是各技术集成和深度融合的制造装备据这一知识，美国国家标准技术研究所、日本的 Mazak 公司等提出关于智能数控机床的概念，相对于传统的机加工等减材制造技术而言的增材制造技术，
2、4 种常见的 3D 打印技术原理，ISO、ISO 8373、美国机器人协会对工业机器人的解释、工业机器人的 3 个特点，智能仪器仪表的发展、概念、结构原理；熟悉智能制造装备的4 技术特征，工业机器人的组成，智能仪器仪表的 5 个功能特点；了解智能数控技术和大数据采集与分析技术。目录CONTENTSCONTENTS6.16.26.56.46.3U UNNI IV VE ER RS SI IT TY Y OOF F S SC CI IE ENNC CE E A ANND D T TE EC CH HNNOOL LOOG GY Y B BE EI IJ JI INNG G鼎新四季Seekingtruthandpursuinginnovation智能制造装备概述6.1 智能制造装备概述制造装备是装备制造业的基础，装备制造业是为国民经济和国防建设提供生产技术装备的基础产业，是各行业产业升级、技术进步的重要保障，是提升国家综合国力的重要基石。发展高端制造装备对带动我国产业结构优化升级、提升制造业核心竞争力具有重要战略意义。智能制造装备是具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的制造装备，是
3、制造装备的核心和前沿，是加快发展高端装备制造业的有力工具。智能制造装备是一种由先进制造技术、信息技术和智能技术等集成和深度融合的制造装备，它在制造过程中能进行系列智能活动，如感知、分析、推理、判断、决策和控制等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。智能制造装备具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能，它能将传感器及智能诊断和决策软件集成到装备中，使制造工艺能适应制造环境和制造过程的变化达到优化，先进性和智能性是其主要特征智能制造 第6章 智能制造装备，它最终要从以人为主要决策核心的人机和谐系统向以机器为主体的自主运行方向转变。智能制造装备已经形成了完善的产业链，包括关键基础零部件、智能化高端装备、智能测控装备和重大集成装备4个环节，如图所示。智能制造装备的概念智能制造装备集制造、信息和人工智能技术于一身，作为未来高端装备制造业的重点发展方向，是数控装备的延续发展、阶段性突破和质的飞跃。可以预见，未来智能制造装备在引领制造业低碳、节能、高效发展上的作用将进一步得到显现。因此，智能制造装备是带动传统产业的
4、升级改造，实现过程智能化、自动化、精密化、绿色化等的有力工具，是培育和发展战略性新兴产业的重要支撑。目前，各国政府高度重视智能制造装备的研发和应用，美国、日本、欧洲部分国家已有一系列的研究成果和部分产品面世，2013年，美国通用电气公司发表的工业互联网打破智慧与机器的边界报告提出了工业互联网的概念，德国的工业4.0项目也积极地推动了制造业向智能化的转型，发达国家智能制造装备产业优势明显。我国自2009年5月装备制造业调整和振兴规划出台以来，对智能制造装备产业的政策支持力度不断加大，2012年国家有关部委更集中出台了一系列规划和专项政策，使得我国智能制造装备产业的发展轮廓得到进一步明晰。当前我国智能制造装备产业虽然已经具备一定的规模和影响力，但是从质量与产业化水平来看还处于初级发展阶段。中国作为世界第一制造大国，企业对于智能制造装备需求日益增强，智能制造装备供应商迎来了良好的发展机遇，我国将成为全球最大的智能制造装备需求国。智能制造装备的意义6.1.2智能制造装备的技术特征002智能制造装备技术是使制造装备能够进行分析、推理、判断、构思和决策等多种智能活动，并与其他智能装备进行信息共享的
5、技术。智能制造装备的技术特征可以概括为以下4点0301装备运行状态与环境感知、识别技术智能数控技术智能工艺规划与编程技术04 性能预测与智能维护技术装备运行状态与环境感知、识别技术智能制造装备具有收集和理解工作环境信息、实时获取自身状态信息的能力，能够准确获取表征装备运行状态的各种信息并初步理解和加工信息，提取主要特征成分，反映装备的工作性能。实时感知能力是整个制造系统获取信息的源头。各种传感器是智能制造装备中的基础部件01智能制造装备技术是使制造装备能够进行分析、推理、判断、构思和决策等多种智能活动，并与其他智能装备进行信息共享的技术。智能制造装备的技术特征可以概括为以下4点智能工艺系统由加工过程动态仿真、工艺过程设计模块、零件信息输入模块、控制模块、输出模块、工序决策模块、工步设计决策模块和数字化控制（Numerical Control，NC）加工指令生成模块构成，如右图所示智能工艺规划与编程技术智能工艺就是计算机辅助工艺过程设计（CAPP），是指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给的信息，通过人机交互或自动的方式，确定产品的加工方法和工艺过程。026.1.2智能制造装备的
6、技术特征智能工艺系统模块功能输出模块工序决策模块工步设计决策模块加工过程动态仿真对所生成的加工过程进行模拟，检查工艺的正确性。以工艺卡片形式输出产品工艺过程信息，如工艺流程图、工序卡，输出CAM数控编程所需的工艺参数文件刀具模拟轨迹、NC加工指令，并在集成环境下共享数据。工艺过程设计模块对加工工艺流程进行整体规划，生成工艺过程卡，供加工与生产管理部门使用。对加工方法、加工设备及刀具等的选择，工序、工步安排与排序，刀具加工轨迹的规划，工序尺寸的计算，时间与成本的计算等方面进行决策。设计工步内容，确定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的文件。零件信息输入模块 通过直接读取CAD数据或人机交互的方式，输入零件的结构与技术要求。控制模块协调各模块的运行，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式。NC加工指令生成模块依据工步决策模块提供的文件，调用NC指令代码系统，生成NC加工控制指令。智能工艺系统各模块功能如下。智能工艺决策专家系统由人机交互界面、知识库、推理机、解释机构、动态数据库、知识获取6个部分构成，如图6.3所示。知识库用来存储各领域的知识，是专家系统的核心；知识获取则是专家
7、系统知识库是否优越的关键，通过知识获取，可以扩充和修改知识库中的内容，也可以实现自动学习功能；人机交互界面是系统与用户进行交流时的界面，用户通过该界面输入基本信息、回答系统提出的相关问题，并获得输出推理结果及相关的解释等；推理机控制并执行对问题的求解，它根据已知事实，利用知识库中的知识按一定推理方法和搜索策略进行推理，得到问题的答案或证实某一结论；动态数据库用于存储推理过程中所需的原始数据、中间结果和最终结论；解释机构能够根据用户的提问，对结论、求解过程做出说明，因而使专家系统更具有人情味。智能工艺决策专家系统是一种在特定领域内具有专家水平的计算机程序系统，它将人类专家的知识和经验以知识库的形式存入计算机，同时模拟人类专家解决问题的推理方式和思维过程，从而运用这些知识和经验对现实中的问题进行判断与决策。6.1.2智能制造装备的技术特征智能工艺系统各模块功能如下。加工过程动态仿真：对所生成的加工过程进行模拟，检查工艺的正确性。工艺过程设计模块：对加工工艺流程进行整体规划，生成工艺过程卡，供加工与生产管理部门使用。零件信息输入模块：通过直接读取CAD数据或人机交互的方式，输入零件的结构与技
8、术要求。控制模块：协调各模块的运行，实现人机之间的信息交流，控制零件信息的获取方式。输出模块：以工艺卡片形式输出产品工艺过程信息，如工艺流程图、工序卡，输出CAM数控编程所需的工艺参数文件、刀具模拟轨迹、NC加工指令，并在集成环境下共享数据。工序决策模块：对加工方法、加工设备及刀具等的选择，工序、工步安排与排序，刀具加工轨迹的规划，工序尺寸的计算，时间与成本的计算等方面进行决策。工序决策模块：对加工方法、加工设备及刀具等的选择，工序、工步安排与排序，刀具加工轨迹的规划，工序尺寸的计算，时间与成本的计算等方面进行决策。工步设计决策模块：设计工步内容，确定切削用量，提供生成NC加工控制指令所需的文件。NC加工指令生成模块：依据工步决策模块提供的文件，调用NC指令代码系统，生成NC加工控制指令。数控技术即数字化控制技术，是一种采用计算机对机械加工过程中的各种控制信息进行数字化运算和处理，并通过高性能的驱动单元，实现机械执行构件自动化控制的技术。智能数控技术03智能数控技术是指数控系统或部件能够通过对自身功能结构的自整定（设备不断修正某些预先设定的值，以在短时间内达到最佳工作状态的功能）改变运
9、行状态，从而自主适应外界环境参数变化的技术。智能数控技术是智能数控装备、智能数控加工技术和智能数控系统的统称6.1.2智能制造装备的技术特征2智能数控装备智能数控机床是最具代表性的智能数控装备之一。它能了解制造的整个过程，能监控、诊断和修正生产过程中出现的各类偏差并提供最优生产方案。换句话说，智能机床能够收集、发出信息并进行自主思考和决策，因而能够自动满足柔性和高效生产系统的要求。智能数控加工技术 智能数控加工技术包括自动化编程软件与技术，数控加工工艺分析技术以及加工过程及参数化优化技术。智能数控系统 智能数控系统是实现智能制造系统的重要基础单元，由各种功能模块构成。智能数控系统包括硬件平台、软件技术和伺服协议等。智能数控系统具有多功能化、集成化、智能化和绿色化等特征。智能数控技术是智能数控装备、智能数控加工技术和智能数控系统的统称。智能数控技术是智能数控装备、智能数控加工技术和智能数控系统的统称。预测制造系统是具备预测分析设备性能和估算故障时间的智能软件的制造系统，进行设备性能的预测分析和故障时间的估算能够减少不确定因素的影响，为用户提供预先的缓和措施及解决对策，减少生产运营中产能与
10、效率的损失性能预测与智能维护技术04智能维护是采用性能衰退分析和预测方法，结合现代电子信息技术，使设备达到近乎零故障性能的一种新型维护技术。智能维护是一种基于主动的维护模式，重点在于信息分析、性能衰退过程预测、维护优化、应需式监测（以信息传送为主）的技术开发与应用，产品和设备的维护体现了预防性要求，从而达到近乎零故障性能及自我维护。大数据分析与传统数据分析的比较6.1.2智能制造装备的技术特征性能预测与智能维护包括以下几个关键技术。数据质量与管理突破在线和远程状态监测及故障诊断的关键技术，建立制造过程状况的参数表征体系及其与装备性能表征指标的映射关系。0102研究失效智能识别、自愈合调控与智能维护技术，完善失效特征提取方法和实时处理技术，建立表征装备性能、加工状态的最优特征集，最终实现对故障的自诊断、自修复。03实现重大装备的寿命测试和剩余寿命预测，对可靠性与精度保持性进行评估。U UNNI IV VE ER RS SI IT TY Y OOF F S SC CI IE ENNC CE E A ANND D T TE EC CH HNNOOL LOOG GY Y B BE EI IJ
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湖南省长沙市天心区2022-2023学年高三上学期9月入学检测语文试题（解析版）