沈阳自动化所开发数字孪生驱动装配技术，推动航天重型装备智能制造
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沈阳自动化所开发数字孪生驱动装配技术，推动航天重型装备智能制造
在航空航天装备中，大型舱段作为核心结构部件，其装配质量直接影响整体性能与任务可靠性。以大口径固体火箭发动机为例，在其喷管与燃烧室装配过程中，由于配合特征难以直接观测，传统依赖人工反复试装与校准的方式不仅耗时费力，还难以保证装配精度与效率，亟需一种高效、可靠的智能化解决方案。
中国科学院沈阳自动化研究所近期在航天重型装备高精度智能装配研究方面取得突破性进展。研究团队创新性地提出基于数字孪生的虚实协同装配方法，构建了涵盖三维扫描、多相机在线跟踪、虚拟感知与物理执行的完整闭环装配系统，为固体火箭发动机等大型航天装备的智能制造提供了新的技术支撑。
为解决装配中不可见特征的问题，研究团队设计了具有特征标记的数字孪生建模技术，将原本难以观测的止口结构转化为可视觉识别的目标对象，从而实现了配合特征的在线测量与虚拟感知。此外，研究还改进了基于多特征点的位姿求解策略，有效提升了视觉定位的精度，关键部位的测量误差控制在0.05毫米以内，为高精度装配过程提供了稳定的质量保障。
该装配系统引入虚拟传感器技术，可实时监测对接间隙并进行碰撞预警，实现装配前的仿真验证、装配中的动态调整以及全流程的风险预测。实验结果显示，该方法的一次对接成功率超过95%，有效减少了试装次数，从而显著提升了装配效率和安全性。
相关成果以《Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking》为题，发表于国际制造业权威期刊《Journal of Manufacturing Systems》。论文第一作者为沈阳自动化所副研究员刘明洋，通讯作者为研究员徐志刚。该团队此前的研究成果曾入选2024年度“中国智能制造十大科技进展”。
本研究得到了国家自然科学基金及国家重点研发计划等多个项目的资助。
DOI：10.1016/j.jmsy.2026.02.019
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278612526000488
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