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出版者:电子工业

作者:张华

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:19.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505371620

丛书系列:

图书标签:

• 数控技术
• 数控编程
• 数控设备
• CNC
• 机械制造
• 工业自动化
• 模具加工
• 车床编程
• 铣床编程
• 加工工艺

现代工业自动化与智能制造前沿技术 本书简介 本书全面系统地阐述了现代工业自动化和智能制造领域的前沿技术与核心理论，旨在为读者提供一个深入理解和掌握新一代工业生产模式的知识框架。内容涵盖了从基础的传感器技术、控制器设计，到复杂的工业机器人应用、机器视觉系统集成，再到新兴的工业物联网（IIoT）与云计算在制造执行系统（MES）中的融合应用。 第一部分：工业自动化基础与控制系统架构 本部分首先回顾了工业自动化的发展历程，重点剖析了现代工厂中控制系统的核心组件及其集成方式。 1. 过程控制与传感器技术深度解析： 详细讨论了各类工业传感器（如压力、温度、流量、位置传感器）的工作原理、选型标准及其在复杂工况下的信号处理技术。深入探讨了先进过程控制（APC）策略，包括模型预测控制（MPC）的应用，以实现对高动态、强耦合过程的精确调控。内容覆盖了现场总线技术（如Profibus、DeviceNet）在数据采集与实时通信中的关键作用。 2. 可编程逻辑控制器（PLC）与分布式控制系统（DCS）： 全面介绍了主流PLC的硬件结构、编程语言（遵循IEC 61131-3标准）及应用范例。特别侧重于基于循环冗余校验（CRC）和安全集成等级（SIL）的高可靠性控制器设计。对于DCS系统，本书深入分析了其在大型、流程工业中的架构优势，包括控制站、操作员站和工程师站之间的通信机制，以及历史数据管理与报警处理的规范化流程。 3. 工业网络与数据传输协议： 详尽阐述了工业以太网技术（如Profinet、EtherCAT）相对于传统现场总线的性能提升，以及它们在时间敏感型应用中的关键优势。内容涉及时间敏感网络（TSN）技术，该技术是实现确定性通信和跨异构网络数据同步的基石。 第二部分：先进机器人技术与柔性制造 本部分聚焦于机器人系统在提升制造柔性和效率中的核心作用，特别是强调了人机协作与高精度运动规划。 1. 工业机器人运动学与动力学： 提供了从正运动学到逆运动学的严谨数学推导，并引入了基于牛顿-欧拉法和拉格朗日法的动力学建模。重点讲解了七轴及以上冗余机器人的工作空间分析与奇异点避免策略。 2. 机器人编程与离线仿真： 不仅涵盖了KUKA KRL、ABB RAPID等主流示教式编程语言的应用，更侧重于基于轨迹规划算法的离线编程。详细介绍了基于RAPID/RRT（快速探索随机树）的高效路径搜索方法，以及在CAD/CAM环境中如何生成无碰撞的作业轨迹。 3. 协作机器人（Cobots）与安全标准： 深入分析了协作机器人的核心安全特性，如力矩和接触力限制、安全速度监控等，并对照ISO/TS 15066标准，探讨了人机工作区域的划分和风险评估流程。 第三部分：机器视觉与质量检测 本部分着重介绍如何利用先进的图像处理技术实现工业环境下的高精度感知与自动化质量控制。 1. 机器视觉系统的硬件选型与配置： 详细对比了面阵相机与线阵相机的适用场景，重点分析了高分辨率CCD/CMOS传感器、远心镜头的设计原理及照明技术（如背光、同轴光、环形光）对图像质量的影响。 2. 图像处理与特征提取算法： 涵盖了从底层图像增强（如直方图均衡化、滤波）到高级特征提取（如SIFT、SURF特征点匹配）的全过程。特别对亚像素级定位算法和三维重建技术（如结构光扫描）进行了详尽的理论阐述和实践指导。 3. 深度学习在视觉检测中的应用： 探讨了卷积神经网络（CNN）在目标检测（如YOLO、Faster R-CNN）和图像分割中的应用，旨在解决传统算法难以应对的表面缺陷、形位误差的复杂识别任务，并讨论了模型的小样本训练策略。 第四部分：工业物联网（IIoT）与数据驱动的制造 本部分面向未来的智能工厂，探讨了如何通过信息物理系统（CPS）集成实现数据驱动的决策和生产优化。 1. IIoT架构与边缘计算： 详细构建了从现场设备层、边缘网关层到云平台层的完整IIoT架构。重点分析了MQTT、OPC UA等关键协议在跨平台数据互操作性中的作用。深入探讨了边缘计算（Edge Computing）在实时数据预处理、本地控制决策中的必要性与实现方案。 2. 制造执行系统（MES）与数据集成： 阐述了MES系统在连接ERP与车间控制层（SCADA/PLC）中的桥梁作用，特别是其在生产调度、物料跟踪和设备状态监控（OEE分析）方面的核心功能。 3. 预测性维护（PdM）与数字孪生： 介绍了基于设备运行大数据和机器学习模型建立的状态监测与故障预测方法。通过引入数字孪生的概念，解释了如何构建物理资产的虚拟模型，用于仿真、性能优化和"What-if"场景分析，从而实现从被动维护向主动优化的根本转变。 本书内容紧密结合当前产业升级的需求，理论深度与工程实践并重，是从事高端制造、自动化系统集成、以及工业信息化领域研发与管理人员的理想参考读物。

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这本书简直是打开了新世界的大门，我以前对编程和数控设备总感觉高深莫测，读完后才发现，原来很多复杂的操作背后都有清晰的逻辑和步骤。作者的讲解方式非常注重实践，不是那种干巴巴的理论堆砌。比如，书中对G代码和M代码的解析，结合实际机床的操作案例，让我这个初学者也能很快上手。特别是关于刀具补偿和坐标系设置的部分，我印象特别深刻，作者用了很多图示和表格来辅助说明，避免了那种纯文字描述带来的枯燥感。我记得有一次我试着模拟一个复杂的五轴加工程序，一开始完全没头绪，后来对照书里的步骤一步步对照，终于找到了问题所在。这本书不仅教会了我怎么写程序，更重要的是，它培养了我独立分析和解决问题的能力。对于想进入这个行业的年轻人来说，这本书绝对是不可多得的入门宝典，它为你打下了坚实的基础。

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这本书的结构安排堪称教科书级别的典范。它不是按照简单的章节堆砌，而是围绕着“从零件设计到最终加工完成”的完整链条来组织的。每一章的内容都承上启下，逻辑性极强。我注意到作者在讲解完基础的直线插补和圆弧插补之后，立刻安排了关于复杂曲面编程的介绍，这种循序渐进的方式，使得复杂的知识点得以平稳过渡。让我印象深刻的是书中对“加工仿真与误差分析”的论述，这部分内容在很多基础教材中往往被一带而过，但这本书却用大量的篇幅去剖析了系统误差、随机误差的来源和对策。这说明作者的视野非常开阔，关注的不仅是“如何让程序跑起来”，更是“如何让程序跑得又快又准”。这种全景式的知识覆盖，让我对数控技术体系有了更宏观的把握。

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阅读这本书的过程，更像是一次与资深工艺师的深度交流。书中穿插了许多“作者注”或者“经验分享”的小栏目，这些内容往往是作者在多年一线工作中总结出的“血泪教训”和“捷径窍门”，信息密度极高。例如，关于在特定品牌数控系统上调试宏程序时需要注意的特殊语法陷阱，这些内容在标准的用户手册中是找不到的，但在实际生产中却至关重要。这种带有“内幕消息”性质的分享，极大地提升了这本书的实用价值。我曾经尝试过一些其他的教程，但它们要么过于注重理论的抽象，要么就是仅停留在软件界面的介绍。而这本书，成功地架起了理论深度和实际操作细节之间的桥梁，让我感觉自己不是在读一本教材，而是在进行一项真实的工艺规划项目。这本书的价值，在于它提供的不仅仅是知识点，更是一套解决复杂工程问题的思维框架。

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这本书的深度和广度都让我感到惊喜。原本以为一本关于数控技术的书，无非就是讲解一些基础的编程指令和机床操作流程，但这本书在深入讲解这些核心内容的同时，还拓展了很多前沿的知识点。比如，它涉及到了后处理器的定制化以及如何将CAD/CAM软件的输出结果优化到更高效的加工路径。我特别欣赏作者对不同类型数控机床的兼容性讨论，这对于一个在实际工作中需要接触多种设备的工程师来说，提供了非常宝贵的参考视角。书中对切削参数优化部分的分析尤为独到，它不仅仅给出了经验公式，还解释了背后的物理原理，让我明白为什么某些材料需要特定的切削速度和进给率。读完这部分，我对如何提高加工效率和保证零件精度有了更深层次的理解，不再是盲目套用别人给的参数。这种理论与实践深度融合的写作风格，极大地提升了阅读体验和知识的吸收效率。

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我对市面上很多技术书籍的评价往往是“读起来像天书”，但这本书的叙事风格却非常平易近人。作者似乎很懂得如何与读者沟通，他没有采用那种高高在上的专家口吻，而是像一个经验丰富的前辈在手把手地教导。特别是对于那些容易混淆的概念，比如绝对坐标和增量坐标的切换，书里用了非常生活化的比喻来解释，一下子就打通了我的认知壁垒。我经常在学习过程中遇到一些技术名词，这本书会很及时地在脚注或者旁白中给出简明的解释，保证了阅读的流畅性。此外，书中的排版和图文搭配处理得非常出色，图例清晰，文字间距适宜，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。可以说，这本书在提升专业知识的同时，也照顾到了读者的阅读感受，这一点在技术书籍中是相当难能可贵的。

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