01
数字孪生概述
什么是数字孪生 · 起源与发展 · 核心价值
概念基础
02
运动系统基础
运动控制系统组成 · 伺服与驱动器 · 控制器与PLC
硬件驱动
03
仿真环境搭建
Python环境 · NumPy/Matplotlib · 时间步长
环境编程
04
运动学模型
位置/速度/加速度 · 梯形/S形曲线
算法规划
05
数字孪生数据映射
物理到虚拟映射 · 传感器同步 · 数据清洗
数据同步
06
虚拟传感器建模
编码器 · 限位开关 · 力/扭矩传感器
建模仿真
07
通信协议仿真
Modbus TCP · EtherCAT · OPC UA
协议桥接
08
单轴运动控制仿真
PID控制器 · 位置/速度环 · 参数调节
控制PID
09
多轴协调运动
电子齿轮 · 电子凸轮 · G代码插补
多轴插补
10
碰撞检测与安全逻辑
AABB包围盒 · 安全区域 · 急停仿真
安全检测
11
可视化仪表盘
实时曲线 · 状态指示灯 · 报警日志
UI监控
12
数字孪生调试工具
数据回放 · 断点单步 · 变量监控
调试工具
13
故障注入与测试
编码器故障 · 通信中断 · 电机过载
测试故障
14
性能评估指标
跟随误差 · 稳态误差 · 超调与调节时间
指标分析
15
HIL硬件在环仿真
HIL概念 · Raspberry Pi · GPIO仿真
硬件实时
16
数字孪生与数字主线
数字主线 · PLM/ALM · 全生命周期追溯
主线集成
17
案例1：直线模组数字孪生
参数化建模 · 负载变化 · 摩擦力补偿
案例模组
18
案例2：SCARA机器人数字孪生
DH参数 · 正逆运动学 · 轨迹规划
机器人SCARA
19
案例3：AGV小车数字孪生
差速驱动 · 激光雷达 · 路径跟踪
AGV导航
20
案例4：CNC铣床数字孪生
主轴模型 · 进给轴耦合 · 切削力仿真
CNC铣床
21
案例5：传送带分拣系统
视觉传感器 · 分拣逻辑 · 吞吐量分析
分拣传送带
22
数字孪生与AI结合
异常检测 · 预测性维护 · 强化学习
AI优化
23
Web端数字孪生
Flask · WebSocket · Three.js可视化
Web3D
24
数字孪生标准化
ISO 23247 · 资产管理壳AAS · OPC UA
标准规范
25
多物理场仿真
热-结构耦合 · 电磁-运动 · 流固耦合
物理耦合
26
数字孪生安全
数据加密 · 访问控制 · 模型防篡改
安全加密
27
云边协同数字孪生
边缘计算 · 云端聚合 · 5G低延迟
云边协同
28
数字孪生成熟度评估
成熟度模型 · 评估维度 · 改进路线图
评估路线
29
项目实战：完整数字孪生
需求分析 · 架构设计 · 编码测试
实战全栈
30
课程总结与展望
技术回顾 · 行业趋势 · 学习路径
总结展望
31
数字孪生调试工具 (进阶)
数据回放 · 断点单步 · 变量监控
调试进阶
32
故障注入与测试 (进阶)
编码器故障 · 通信中断 · 电机过载
测试进阶