数字孪生技术是实现工艺数字化的重要工具,本书基于西门子Tecnomatix的工业机器人数字化工艺规划和仿真控制技术，构建了工业机器人数字化工艺规划和工艺流程控制的知识与技能体系,是作者多年教学与科研中的技术成果总结。可作为高等职业教育本科院校机器人技术、智能控制技术、智能制造工程技术、机械电子工程技术和电气工程及自动化等专业的教材。正文采用双色印刷,扫码可看视频微课，配有教学课件。

孟庆波，1972年12月生，工学博士，副教授，浙江机电职业技术大学教师，教育背景为控制科学与工程专业。长期从事工业机器人数字化应用技术与复杂系统建模等方面的教学与研究。主持国家职业教育工业机器人技术专业教学资源库子项目（FANUC工业机器人离线编程），参与国家职教数控设备应用与维护专业教学资源库子项目（FANUC数控系统应用案例资源建设），完成教材著作3项，教科研论文20多篇。2018年被浙江省教育厅认定“机电一体化专业省级专业带头人”。

前言
单元1数字化工艺的软件与数据体系认知1
11数字化技术概述1
111数字化技术基础1
112数字化的本质1
12数字孪生技术概述2
121数字孪生的概念2
122西门子数字孪生技术3
13数字化工艺概述6
131数字化工艺简介6
132数字化工艺解决方案7
133数字化工艺的软件体系与数据管理体系7
134Tecnomatix中的数据与文件12
14单元小结18
单元2构建数字化工艺的仿真环境19
21相关知识19
211Process Simulate软件简介19
212Process Simulate软件的主要功能模块19
22实践操作20
221创建项目研究20
222模型数据的加载与编辑40
23知识拓展53
231导出JT格式文件53
232创建2D轮廓图55
233视图窗口的停靠与恢复59
234导航方块及坐标系60
24单元小结61
单元3资源设备的运动学建模62
31相关知识62
311运动学建模62
312资源简介63313运动学编辑器64
32实践操作64
321方块旋转运动学建模64
322桁架X轴、Y轴的直线运动学建模69
323焊枪两关节的随动运动学建模73
324工装夹具曲柄机构的运动学建模75
325智能组件建模76
33知识拓展82
331智能组件概述82
332红绿指示灯建模83
333创建复合设备83
34单元小结86
单元4工业机器人及附加设备资源建模87
41相关知识87
411机器人的相关概念87
412机器人的运动学87
42实践操作89
421机器人本体机构的运动建模89
422机器人握爪机构的运动建模101
423变位机机构的运动建模110
43知识拓展115
431机器人焊枪的安装与拆卸115
432安装机器人导轨118
433安装变位机123
44单元小结126
单元5生产线数字化流程工艺操作建模127
51相关知识127
511操作简介127
512CEE模式下的仿真128
52实践操作128
521创建对象流操作128
522创建一个简单的物流数字化工艺模型135
523创建设备控制组操作151
53知识拓展153
531序列编辑与仿真153
532仿真面板154
533传感器及其应用155
534点位操作命令156535逻辑功能函数159
54单元小结160
单元6工业机器人数字化工艺操作建模161
61相关知识161
611机器人信号与外部设备PLC信号161
612机器人离线编程（OLP）161
62实践操作162
621创建机器人的拾放操作162
622机器人拾放两块物料的操作166
623基于事件与机器人信号的程序调用174
624抓握与释放物料的操作建模178
625机器人程序模块的编辑与应用182
63知识拓展189
631机器人程序189
632机器人模块191
633机器人离线编程OLP命令192
634机器人条件命令192
635可达位置测试192
636工具中心点（TCP）跟踪194
64单元小结195
ⅦⅧ单元7基于信号的多机器人协作建模196
71相关知识196
711逻辑块简介196
712机器人的宏196
72实践操作198
721基于事件的双机器人协作运动的路径规划198
722双机器人搬运操作建模205
723基于信号控制的机器人抓放操作224
724创建机器人的宏命令230
725用主程序控制两台机器人同步运行234
73知识拓展239
731线性机运线机构239
732环形滑道机运线机构244
74单元小结245
单元8生产线系统的虚拟调试技术246
81相关知识246
811虚拟调试246812OPC标准简介247
82实践操作248
821基于PLCSIM 经典版仿真软件的虚拟调试248
822基于PLCSIM高级版仿真软件的虚拟调试255
823基于OPC DA数据访问的虚拟调试267
83知识拓展282
831OPC UA标准的数据交换282
832模拟单元的数据交换284
833从CEE模式到PLC模式的切换284
834信号映射285
84单元小结288
单元9连续制造特征机器人工艺操作建模289
91相关知识289
911连续制造特征概念289
912创建连续制造特征的操作步骤289
92实践操作290
921简单的连续制造特征工艺操作290
922机器人喷漆工艺操作建模299
923基于零件加工NC刀路轨迹的机器人连续工艺操作307
924设置连续工艺操作中的机器人外部轴308
93知识拓展309
931投影连续制造特征309
932修改连续制造特征311
933设置焊炬312
934依据零件特征创建曲线313
935漆刷覆盖范围与喷涂厚度317
94单元小结319
单元10离散制造特征机器人点焊工艺操作建模320
参考文献321

本书全面落实党的二十大报告关于“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”重要论述，明确把培养大国工匠和高技能人才作为重要目标，大力弘扬劳模精神、劳动精神、工匠精神，深入产教融合、校企合作，为全面建设技能型社会提供有力人才保障。
数字化转型的核心在于利用数字化技术打通互联互通的业务流程，这要求企业通过数字化手段改变产品的设计、开发、制造和服务过程，并连接企业的内、外部环境。
产品制造工艺是企业生产全流程要素相关业务的基础与前提。在工艺数字化过程中，数字孪生技术的作用是在虚拟数字空间中模拟现实中的环境与状态，进而对工艺、流程和规划等进行反复验证和完善，是实现工艺数字化的重要工具。工业机器人工艺数字孪生可对原先无法保存的专家经验进行数字化处理，提供保存、复制、修改和转移的功能，替代了原有产品的重复设计工作，并能作为企业的数字资产流传下去，这是不同行业背景下机器人应用技术需要研究和解决的核心问题，此举将极大地提高工作效率，节省大量的时间与资源。西门子工业软件包Tecnomatix为工业机器人工艺数字孪生提供了一种可行的方案，包含了工艺布局和设计、工艺模拟和验证、产品制造与执行等整个流程，是西门子全面数字制造解决方案的组合，也是学习工业机器人数字化工艺需要掌握的关键技术。
本书构建了工业机器人数字化工艺规划和工艺流程控制的知识与技能体系，全书共有10个单元，以基本工艺对象为主线，阐述了工业机器人数字化工艺的创建与数据管理。本书介绍了数字化工艺的软件与数据体系认知、构建数字化工艺的仿真环境、资源设备的运动学建模、工业机器人及附加设备资源建模、生产线数字化流程工艺操作建模、工业机器人数字化工艺操作建模、基于信号的多机器人协作建模、生产线系统的虚拟调试技术、连续制造特征机器人工艺操作建模及离散制造特征机器人点焊工艺操作建模。
本书是编者对前期教学与科研工作中有关数字孪生技术的总结。本书由孟庆波担任主编，靳国辉协助筹划了全书内容的架构，苗亮亮、江雨欣帮助验证与整理课程案例素材，金文兵协助完成书稿的审阅与优化。本书的编写得到了杭州凯优科技有限公司、西门子（中国）有限公司上海分公司、国投融合（杭州）科技有限公司和佛山米塔技术有限公司等企业的支持与帮助，以及浙江机电职业技术大学“工业机器人协会”师生对课程素材积累的辛勤付出，在此一并表示衷心感谢！
由于编者水平有限，书中不妥甚至错误之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
编者