测量系统应用与设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:电子工业

作者:Ernest O.Doebelin

出品人:

页数:800

译者:王伯雄

出版时间:2007-7

价格:68.00元

装帧:

isbn号码:9787121046124

丛书系列:

图书标签:

• 自动化
• 机械
• 测量技术
• 传感器
• 数据采集
• 信号处理
• 系统设计
• 自动化
• 仪表
• 工业控制
• 测试测量
• 误差分析

深入解析现代信息技术赋能的工业自动化与智能制造前沿实践 图书名称： 《工业自动化与智能制造前沿技术应用实例详解》 图书简介： 在当前全球制造业向“工业4.0”迈进的浪潮中，传统制造模式正经历着深刻的变革。本书《工业自动化与智能制造前沿技术应用实例详解》，旨在为工程技术人员、自动化领域的研究学者以及相关专业的在校学生，提供一套全面、深入且高度实用的前沿技术应用指南。本书的核心聚焦于如何运用最新的信息技术、控制理论和先进传感技术，构建高效、柔性、自适应的智能生产系统，是理解并实践现代智能工厂运作机制的权威参考。 本书的结构与内容深度聚焦于“如何做”和“为什么这样做”的结合，完全侧重于系统集成、数据驱动决策、新型控制架构及高精度运动控制等关键领域，与侧重于基础测量理论和设备选型的教材（如《测量系统应用与设计》）有着本质的区别。 第一部分：工业物联网（IIoT）与数据基础设施的构建 本部分深入探讨了支撑智能制造的神经系统——工业物联网的架构设计与实施细节。我们不讨论如何标定传感器，而是关注如何将海量、异构的工业数据安全、实时地汇聚到云端或边缘侧。 1. 工业通信协议的深度剖析与选型： 详细比较了OPC UA、MQTT、TSN（时间敏感网络）在不同应用场景下的性能指标、安全特性和部署复杂度。书中通过真实案例分析了某大型汽车制造车间如何通过TSN实现跨设备、跨子网的纳秒级确定性通信，确保了伺服系统与上位机之间的高效协同。 2. 边缘计算（Edge Computing）在实时决策中的作用： 重点阐述了边缘计算节点如何承担数据预处理、实时状态监控和紧急闭环控制的职责。我们提供了详尽的边缘架构设计蓝图，涵盖了从现场数据采集到本地数据湖的构建流程，强调了在无网络连接或网络延迟高的环境下，维持生产连续性的策略。 3. 工业数据安全与可信赖性： 探讨了在数据流通日益频繁的背景下，如何利用区块链技术确保工业数据的溯源性与不可篡改性。内容包括数字证书在设备身份认证中的应用，以及工控网络分段（Segmentation）与纵深防御策略的实践。 第二部分：高级控制理论与系统集成实践 本部分超越了传统的PID控制范畴，转向了应对高动态、非线性、强耦合系统的先进控制方法。 1. 模型预测控制（MPC）的实际部署： 选取了化工过程控制和复杂机械臂轨迹规划作为核心案例，详细讲解了如何建立精确的系统动态模型（基于第一性原理或系统辨识结果），并利用优化算法实时求解最优控制输入。书中包含了大量关于约束处理、模型在线更新的实际工程代码片段（使用Python和MATLAB/Simulink）。 2. 柔性制造中的人机协作系统（Cobots）： 聚焦于协作机器人的任务分配、安全区域动态划分以及基于视觉反馈的实时避障算法。不同于基础的机械设计，我们侧重于如何利用力矩传感器和3D视觉系统，设计出符合ISO 10218标准的、可快速重新部署的协作任务流。 3. 数字化孪生（Digital Twin）的构建与仿真验证： 详述了如何从物理资产（Physical Asset）获取关键运行参数，并将其映射到一个高保真（High-Fidelity）的虚拟模型中。内容包括同步机制的建立、孪生模型在预测性维护（PdM）中的应用，以及在不中断生产的情况下，对新控制策略进行虚拟调试的全过程。 第三部分：智能感知与质量保证的新范式 本部分关注的是如何利用先进的机器视觉、非接触式检测技术和人工智能算法，实现生产过程的完全可视化和质量的零缺陷目标。 1. 3D机器视觉与深度学习融合： 重点介绍了结构光、激光雷达（LiDAR）等三维数据采集技术在复杂工件尺寸测量与定位中的应用。更重要的是，如何结合卷积神经网络（CNN）对采集到的点云数据进行缺陷识别和分类，例如金属表面疲劳裂纹的自动检测，其精度远超传统阈值分割方法。 2. 过程质量保证（Process Quality Assurance, PQA）： 阐述了如何从控制回路数据中提取特征，预测最终产品质量，而非仅依赖于成品检测。书中提供了利用时间序列分析（如LSTM网络）来识别生产过程中微小波动对最终良率影响的建模方法。 3. 传感器数据融合与状态估计： 讨论了如何通过卡尔曼滤波（Kalman Filtering）或粒子滤波等方法，将来自不同类型传感器（如振动、温度、电流）的数据进行有效融合，以获得比任何单一传感器都更精确、更鲁棒的设备状态估计，这是实现预测性维护的基石。 第四部分：智能维护与运营优化 最后一部分将目光投向生产运营的效率提升和全生命周期管理。 1. 预测性维护（PdM）的实施框架： 详细分解了从数据采集、特征工程、故障模式分类到剩余使用寿命（RUL）预测的完整流程。书中提供的案例集中展示了如何根据设备健康指数（Health Index）自动生成维护工单，实现“按需维修”，而非固定周期的预防性维护。 2. 生产调度与优化： 介绍了基于混合整数线性规划（MILP）和启发式算法（如遗传算法、禁忌搜索）的复杂车间调度问题求解。目标是最大化吞吐量、最小化在制品（WIP）库存，并在突发事件（如设备故障）发生时，快速生成新的可行调度方案。 3. 虚拟调试与系统集成测试： 强调了在实际硬件投入使用前，利用高保真仿真环境对整个自动化生产线进行端到端测试的必要性。本书提供了详细的虚拟调试清单和方法论，以确保所有控制逻辑、通信接口和安全联锁在物理系统启动前得到充分验证。 总结： 《工业自动化与智能制造前沿技术应用实例详解》是一本面向实践应用的工程手册，其内容紧密围绕系统集成、算法应用、数据驱动决策和前沿控制策略展开，旨在指导读者将最新的理论知识转化为可靠、高效的工业解决方案。它假设读者已具备对电气、电子和基础控制原理的理解，进而快速切入当代工业制造中最具挑战性和创新性的应用领域。

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我是一名在高校任教多年的教授，主要研究方向是精密仪器分析。坦率地说，在收到这本《测量系统应用与设计》之前，我对市面上大部分声称“全面”的教材都持保留态度。它们往往在理论深度上有所欠缺，或者对最新国家标准和行业规范的更新滞后。然而，这本书展现了一种令人耳目一新的严谨性和前沿性。它不仅扎实地涵盖了从传感器原理到数据链完整性的每一个环节，更难能可贵的是，它构建了一种系统思维的框架。例如，在讨论不确定度分析时，作者没有停留在传统的误差传递公式上，而是结合了实际的多变量耦合情况，给出了基于蒙特卡洛模拟的更贴近现实的评估方法，这对于高精度测量领域的研究生来说，简直是如获至宝。此外，书中对测量系统生命周期管理的论述，特别是关于校准周期和溯源性的详细探讨，也极大地拓宽了我对教学内容的视野。它绝对不仅仅是一本工具书，更像是一部浓缩了行业最佳实践的学术专著，值得所有从事测量科学和工程的同仁仔细研读，并纳入推荐书目之中。

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作为一名独立的技术顾问，我经常需要为客户评估他们现有测量系统的健康状况并提供改进建议。很多时候，客户的系统运行了很久，但没人真正知道它“为什么”会慢、会不准，因为文档缺失，或者设计者早已离职。这本书简直就是一套“系统诊断圣经”。它的结构非常清晰，首先建立了一个标准的评估模型，然后一步步引导读者检查从物理层到应用层的每一个潜在薄弱环节。比如，书中关于电磁兼容性（EMC）对模拟信号链的影响分析，配有详细的图形化说明，我甚至可以根据书中的图示，直接在现场找到电缆布局或屏蔽不良的问题所在。更棒的是，它还涵盖了系统验证和确认（V&V）的流程，这对于保证任何变更都有效且无副作用至关重要。对我而言，这本书不仅仅是教会我如何“设计”，更是教会我如何“解构”和“重构”一个复杂的测量系统，让我的咨询工作更有深度和说服力。它的条理性和实践指导性，让我每次出差都习惯性地把它放在笔记本电脑旁边。

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我是一位资深项目经理，手头负责多个涉及环境监测的大型项目，这些项目对数据的可靠性和长期稳定性要求极高，经常需要跨地域、跨平台的系统集成。过去，我们常常因为不同厂商设备之间的数据协议不兼容、采集速率不匹配而焦头烂额。阅读《测量系统应用与设计》之后，我得到了一个看待“系统”的全新视角——它不再是零散仪器的堆砌，而是一个需要整体优化的复杂有机体。书中关于系统架构设计的内容，尤其是针对不同应用场景（如离线分析、在线监测、远程诊断）下的模块化设计原则，为我提供了一套行之有效的评估和选择集成方案的框架。最让我欣赏的是，作者并没有局限于介绍现有的技术，而是深入探讨了“面向未来的设计哲学”，强调了可配置性、可扩展性和故障预警机制的内嵌重要性。这使得我们在做项目规划时，不仅能满足当前需求，还能预留出未来十年技术迭代的空间。这本书极大地提升了我在技术决策层面的信心和专业度，是项目管理人员必备的战略参考书。

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说实话，我买这本书纯粹是抱着试试看的心态。我之前在一家自动化设备制造公司做嵌入式软件开发，主要任务是让我们的PLC和HMI能够接收并显示来自各种传感器的数据。我们面临的最大挑战是，软件逻辑清晰，但系统整体的响应速度和稳定性总是不尽人意，尤其是在高频数据流下，经常出现数据丢失或时间戳错位。这本书对“实时性”和“同步机制”的探讨，彻底点醒了我。作者详细拆解了不同采集模式下的系统瓶颈，特别是关于中断处理优先级和DMA（直接内存访问）在数据吞吐量中的关键作用，这些都是教科书上一带而过，但在实际工程中却能决定成败的关键点。书中给出的优化案例，直接指导我重新梳理了驱动层代码的结构，大大降低了数据缓存的延迟。现在，我们产品的实时性能指标有了质的飞跃，客户满意度也明显提升。对于和我一样，需要从软件层面深入理解硬件测量细节的工程师来说，这本书的价值无法估量，它真正弥补了“软件”与“硬件测量”之间的鸿沟。

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这本《测量系统应用与设计》简直是为我这种初入行的工程师量身定做的。我记得我刚接手一个新项目，需要设计一个复杂的传感器网络来监控生产线上的振动情况。面对一堆规格书和各种晦涩难懂的技术文档，我头都大了。市面上那些教科书要么过于理论化，要么就是停留在基础概念上，根本无法解决实际工程中的痛点。但这本书，它真的不一样。它不是那种空泛的理论堆砌，而是直接切入“实战”——如何根据现场环境选择合适的传感器类型，如何处理信号采集中的噪声问题，以及最重要的，如何构建一个稳定、可靠且易于维护的测量系统。我印象最深的是其中关于数据预处理和算法选型的那几章，作者用非常直观的案例展示了如何通过有限的计算资源实现精确的测量。书中还穿插了一些最新的工业物联网（IIoT）技术的应用实例，让我对未来系统的升级方向有了清晰的认识。读完之后，我不再是那个对各种技术指标感到迷茫的新手，而是能自信地拿着方案去和供应商沟通，甚至能独立优化现有系统的技术骨干。它的实用性和前瞻性，是其他任何我翻过的书都无法比拟的。

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