在中国制造2025的实施推进过程中,传统制造在不断的转变为智能制造。新一代的自动化智能装备区别于传统自动化装备的显著特点就是具有数字孪生系统。数字孪生这一技术将在智能装备制造过程中被广泛应用。目前国内外在实现数字孪生系统时,依然针对每个设备进行单独的仿真开发,传统数字孪生系统的开发对虚拟实体的实现依然采用先导入三维模型实体,再对该虚拟实体进行数据双向映射与实体控制等方面的开发,这最大程度的增加了人力物力的开销。为了更高效的构建数字孪生系统的虚拟实体,亟待寻找一种快速构建三维仿真系统的技术。针对数字孪生系统三维仿真构建技术存在的上述问题,本文做了以下研究:根据数字孪生设计标准中的可重构概念模型,提出基于Unity3D的程序运行时编辑方法,通过对虚拟实体在线实时组装,实现数字孪生模型可重构能力。为了减小模型重构过程中模型拼接造成的误差,提出基于Unity3D的拉普拉斯网格处理技术。结合计算机图形学中的网格编辑进行研究,探究网格处理技术在数字孪生中模型重构的应用,实验表明运行时编辑技术具有对虚拟实体非常强的编辑能力。在传统数字孪生架构基础上,提出了数字孪生系列产品虚拟实体快速重构框架,解决了智能制造设备数字孪生系统开发周期长的问题。该框架实现了运行时虚拟实体编辑技术和统一控制接口技术,根据该框架所实现的系统,能够在程序运行时导入和加载模型,并进行在线实时组装编辑,其虚拟实体对象可以通过统一控制接口进行控制驱动并且能进行可编程测试。本文以一台双流水线四轴标准点胶机设备中的点胶模组为实验对象,在该框架基础上设计实现了一套数字孪生系统,并使用该系统对一台六轴工业机器人进行虚拟实体构建和使用测试。实验研究表明基于该框架所实现的系统,具有快速构建其它气缸与电机驱动的数控机床或工业机器人所对应虚拟实体并驱动的能力。最后,本文所实现的快速重构数字孪生系统初步使用到了生产过程中,帮助企业快速将前沿技术以比竞争对手更低的成本和更快的速度推向广大市场。使用数字孪生快速构建方法与传统数字孪生开发模式相比较,拥有开发周期更短,开发成本更低,二次使用技术要求低等优点。该框架能够加快包括制造业在内的其他多个行业对数字孪生系统的普及。