開展數(shù)字制造是全球數(shù)字化浪潮中的重要一環(huán)。磁翻板液位計在美國加利福尼亞科學(xué)中‘合發(fā)表了題為“數(shù)字地球—了解21世紀(jì)我們這顆地球”的創(chuàng)意演說，各國政府和科技界專家、學(xué)者疾速對其做出積極反響，這一趨向?qū)?shù)字化時期的制造技術(shù)也產(chǎn)生了普遍的影響。目前，先進制造技術(shù)與信息科學(xué)、資料科學(xué)、管文科學(xué)等學(xué)科不時穿插交融，在產(chǎn)品、制造配備和系統(tǒng)的描繪、規(guī)劃和操作等方面都發(fā)作了深入的變化，呈現(xiàn)了數(shù)字化趨向。
1.產(chǎn)生背景
20世紀(jì)50年代麻省理工學(xué)院為美國海軍研制勝利三坐標(biāo)數(shù)控銑床，它標(biāo)志著數(shù)控機床的呈現(xiàn)。隨后相繼呈現(xiàn)了數(shù)控三坐標(biāo)丈量機與工業(yè)機器人，它們與數(shù)控機床一同構(gòu)成重要的數(shù)字化加1、丈量和操作配備，成為數(shù)字制造的根底之一。在20世紀(jì)90年代中期，經(jīng)過并聯(lián)機構(gòu)與數(shù)控技術(shù)的分離，產(chǎn)生了并聯(lián)機床(Parallel Machine Toil)，又稱虛(擬)軸機床(VirtualAxis Machine Toul )，其應(yīng)用逐步擴展到虛擬軸坐標(biāo)丈量機、六維力傳感器等精細丈量設(shè)備。從機械構(gòu)造和控制方式來看，數(shù)控機床、坐標(biāo)丈量機和工業(yè)機器人具有共同的特性:都可看作數(shù)控多坐標(biāo)配備，運動副都是挪動副和轉(zhuǎn)動副，運動鏈以串聯(lián)開環(huán)為主。其實質(zhì)是用數(shù)字控制代替凸輪行程控制，完成了運動數(shù)字化(Motion Digitized) o
隨同著微型計算機的產(chǎn)生和開展，計算機數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床得到普遍應(yīng)用和進步。目前，數(shù)控系統(tǒng)已由NC、計算機數(shù)控時期進人了基于PC的開放式數(shù)控和網(wǎng)絡(luò)數(shù)控時期，日趨智能化、柔性化和浮球液位計開放性，不時將各種新工藝、新技術(shù)、新辦法集成于控制系統(tǒng)平臺之上。值得注意的是數(shù)控技術(shù)開展還促進了各種配備的性能提升和更新?lián)Q代，呈現(xiàn)了所謂的‘“數(shù)字配備”.如電子制造配備，使得微米級、亞微米級芯片的批量消費成為可能。
在20世紀(jì)50年代末期，以美國麻省理工學(xué)院林肯實驗室研制的空中防御系統(tǒng)為標(biāo)志，誕生了交互式圖形生成技術(shù)，以此為根底，計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造(CAM)技術(shù)簡直與數(shù)控機床相平行地開展起來。在CAD技術(shù)開展過程中，閱歷了幾個重要開展階段。60年代呈現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是簡單的線框式系統(tǒng)，液位計完成了根本幾何信息的數(shù)字化表達。進人70年代，飛機和汽車工業(yè)的蓬勃開展遇到了大量的自在曲面外形描繪和表達問題。在外形信息的計算機表示、剖析和綜合中，中心問題是計算機表示。貝齊爾(BMzier)辦法的提出使得自在曲線及曲面的計算機表達與處置成為可能，為計算機輔助幾何設(shè)計的開展莫定了堅實的根底。同時，法國達索(Dassault)飛機制造公司也基于此算法開發(fā)出以外表模型為特性的三維外型系統(tǒng)CATIA，標(biāo)志著初次完成以計算機完好描繪產(chǎn)品零件的主要信息，改動了以往只能借助油泥模型來近似表達曲面的工作方式。隨后，經(jīng)過CAGD算法的不時開展，在CAD系統(tǒng)中完成了形體外表信息和IL何數(shù)據(jù)間拓?fù)潢P(guān)系的有效表達，使得CAE及CAM技術(shù)有了完成根底。作為CAD系統(tǒng)中心的幾何外型系統(tǒng)從線框外型技術(shù)、邊境外表外型技術(shù)、實體外型技術(shù)開展到參數(shù)技術(shù)和變量化技術(shù)。一批特地運營CAD/CAM系統(tǒng)硬件和軟件的公司相繼開發(fā)了功用模塊齊全、價錢相對廉價的系統(tǒng).使CAD/CAM技術(shù)得到疾速開展和普遍應(yīng)用。CAD/CAN技術(shù)的產(chǎn)生和開展完成了在計算機系統(tǒng)的支持下，依據(jù)開發(fā)流程停止數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計·和制造的技術(shù)，為產(chǎn)品設(shè)計和制造技術(shù)人員提供了把學(xué)問、經(jīng)歷與CAD/CAM系統(tǒng)中的軟件功用相分離的平臺。
在制造配備的開展過程中，20世紀(jì)80年代問世的快速成形(Rapid Protntyping, RP)技術(shù)是繼CAD/CAM后的又一項數(shù)字制造技術(shù)，標(biāo)志著生長型制造技術(shù)(或稱可控添加資料制造)取得打破性創(chuàng)新成果，為制造工藝帶來宏大的革新�？焖俪尚问窃�防腐磁翻板液位計數(shù)字仿形技術(shù)的纂礎(chǔ)上，應(yīng)用3D激光掃描丈量儀等數(shù)字丈量設(shè)備完成零件外形特征等兒何量的數(shù)字化，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理、外表建模、實體建模、后置處置等過程生成STL文件(或數(shù)控代碼)驅(qū)動快速成型機(或數(shù)控掃瞇功0工出新零件。90年代中末期是lip技術(shù)疾速開展的階段，推進了快速制模(RapidTooling, RT)和快速制造(Rapid Manufacturing, RM)的開展，完成了由三維CAD模型直接驅(qū)動RPM系統(tǒng)制造原型的技術(shù)。從3D系統(tǒng)公司與克萊斯勒公司的第一次協(xié)作開端，RP技術(shù)曾經(jīng)在許多范疇里得到了壓力發(fā)生裝置應(yīng)用，其應(yīng)用范圍主要在設(shè)計檢驗、市場預(yù)測、工程測試(應(yīng)力剖析、風(fēng)道等)、裝配測試、模具制造、醫(yī)學(xué)、美學(xué)等方面�？焖俪尚闻c制造降生以來已勝利地完成了面向市場的產(chǎn)品外型設(shè)計與產(chǎn)品試制的矯捷化，并經(jīng)過與反求工程, CAD/CAM的分離構(gòu)成了重要的快速產(chǎn)品開發(fā)配備和技術(shù)。
時至今日，加工、測旦和裝配系統(tǒng)逐漸構(gòu)成以機器人或機器人化機器(robotiz xl machine)為荃礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)表達體系、計算模型、信息系統(tǒng)構(gòu)造和約束求解戰(zhàn)略，具有可編程、自主規(guī)劃能力、可諧和性和傳感控制的特性。經(jīng)過與CAD/CAM有機結(jié)谷，.具備了與整個制造的上、下游過程停止數(shù)字信息交流的潛在才能，為逐漸構(gòu)成數(shù)字產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)、數(shù)字制造系統(tǒng)和數(shù)字企業(yè)提供了普遍的可能性。
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