3D打印无人车间相关的事儿。作者根据3D打印无人车间以及它各个功能部分的需求,设计并搭建了车间里的移动物流系统,还利用Petri网建模方法,给这个物流系统做了数字化建模研究。之后,又深入研究了车间物流系统数字孪生的关键技术,重点放在数字孪生可视化技术和数据管理技术上。作者开发出了车间物流数字孪生系统,并且把它用在优化物流系统的效能上,做到了优化库位分配,还能给AGV小车规划行驶路径。第一章主要讲了写这篇论文的背景和意义。探讨了3D打印网络制造平台、移动物流以及数字孪生现在的研究情况,最后明确了论文要研究的内容,还有文章的结构安排。第二章介绍了3D打印无人车间的整体架构,以及它数字孪生模型的总体设计。先是通过分析需求,提出了3D打印无人车间的整体结构。接着介绍了无人车间主要的功能单元,像3D打印机集群、移动物流系统、车间控制系统、数字孪生系统,还有能让用户个性化定制下单交付的软件。最后,从物理车间、虚拟车间、孪生数据平台、服务应用和数据网络这五个方面,对3D打印无人车间的数字孪生模型进行了总体设计。第三章在对物流系统做数字化建模的时候,针对3D打印部件会粘在底板上的问题,想出了添加后处理平台的解决办法。还对后处理环节和物品出入库的流程,用Petri网建了模,并且用Petri网关联矩阵和状态方程法,检验了这些流程是不是正确。第四章研究了数字孪生系统里可视化模块和数据管理模块的设计和实现,还对数字孪生系统的关键功能做了测试实验。首先说明了构建可视化模块的技术路线、设计方案以及实现的流程。然后从数据库设计和信息交互这两个方面,深入研究了系统的数据管理技术。最后提出了数字孪生系统性能的评价指标,做了现场数字化重建、数据可视化、异常预警等关键功能的测试实验,验证了研发的3D打印无人车间物流系统和数字孪生技术是有效的。第五章研究了基于数字孪生技术的物流系统效能优化技术,包括物品出入库的控制技术和路径规划技术。针对现在数字孪生系统在出入库操作时,查询低能耗库位比较慢的问题,作者用分治算法实现了快速查询低能耗库位,这样就能减少出入库时的能耗。针对AGV全向移动小车移动时的路径规划问题,作者先研究了可视化模块屏幕坐标系和车间场景坐标系怎么转换,接着根据小车传输过来的障碍物位置信息,构建了车间的环境模型,最后用改进的蚁群算法,给小车规划移动路径,还通过实验验证了改进后的算法是有效的。第六章对全文的工作进行了总结,还对未来要做的工作进行了展望。

3D打印无人车间实现的流程,就是用户通过个性化定制下单交付系统下单,车间控制系统会自动把订单派出去,分配给3D打印机完成打印任务,之后通过物流系统进行物品的出入库操作。作者提出了一种智能化、虚拟化、还能扩展的3D打印无人车间整体设计方案。它的整体工作流程是这样的:用户在网页上访问,进行个性化定制下单,上传要打印的模型,设置像初始层厚度、打印精度、填充率这些个性化打印参数,完成下单。车间控制系统收到订单信息后,先查看打印机的状态,然后把订单分配到空闲的打印机上。打印机接到打印指令,就自动下载模型文件,进行切片计算,开始打印。打印完后,AGV小车会开到打印机旁边,把带着产品的底板换成空底板,再把带着产品的底板存放到货架里。