沈阳自动化所研发数字孪生高精度对接技术，推动航天重型装备智能制造升级
沈阳自动化所研发数字孪生高精度对接技术，推动航天重型装备智能制造升级
在航空航天工程中，大型舱段作为核心部件广泛使用，其装配精度直接影响装备性能和任务安全性。以大口径固体火箭发动机为例，由于喷管与燃烧室之间的对接特征不可见，传统装配流程依赖人工反复试装和校准，不仅耗时，还难以保证一致性，亟需一种高效且高精度的装配解决方案。
为应对这一挑战，中国科学院沈阳自动化研究所近期在大口径舱段的智能装配领域取得突破。研究团队提出了一种基于数字孪生的虚实协同装配新方法，构建了一个涵盖三维扫描、多相机实时跟踪、虚拟感知与物理执行的闭环装配系统。该体系为航天重型装备的智能制造提供了创新的技术路径，尤其适用于固体火箭发动机等复杂结构件的装配。
在方法实现上，研究团队引入特征标记的数字孪生建模，将原本不可见的止口等装配特征转化为可被视觉系统捕捉的目标特征，从而实现了在线测量和虚拟感知。通过优化基于多特征点的位姿解算策略，装配过程中的视觉定位精度显著提升，关键位置的测量误差控制在0.05毫米以内，为高精度装配提供坚实保障。
该系统集成了虚拟传感器技术，具备对接间隙实时监测与碰撞预警功能，能够完成装配前的仿真验证、装配中的动态纠偏以及装配全过程的风险预测。实验数据显示，该方法的首次对接成功率超过95%，大幅减少了试装次数，显著提高了装配效率与安全性。
研究成果以《Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking》为题，发表于国际制造领域权威期刊《Journal of Manufacturing Systems》。论文由沈阳自动化研究所副研究员刘明洋担任第一作者，研究员徐志刚担任通讯作者。该团队此前的研究已入选“2024中国智能制造十大科技进展”。
本项目获得了国家自然科学基金及国家重点研发计划等项目的资助支持。
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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