沈阳自动化所创新数字孪生技术，提升航天重型装备装配精度
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沈阳自动化所创新数字孪生技术，提升航天重型装备装配精度
在航空航天工程中，大型舱段是各类装备的核心部件，其装配质量对系统性能和任务可靠性具有关键影响。以大口径固体火箭发动机为例，喷管与燃烧室在对接过程中，由于止口等特征不可直接观察，传统装配依赖人工反复调整与校准，不仅耗时耗力，也难以确保精度。因此，亟需一种高效、高精度的装配技术以应对行业挑战。
中国科学院沈阳自动化研究所近期在大型舱段智能装配领域取得突破性进展。研究团队提出了一种由数字孪生驱动的虚实协同装配方法，构建了涵盖三维扫描、多相机实时跟踪、虚拟感知与物理执行的闭环智能装配系统。该技术为固体火箭发动机等重型航天装备提供了全新的智能制造解决方案。
研究团队开发了基于特征标记的数字孪生建模方法，将原本难以可视化的止口结构转换为可识别的目标特征，从而实现配合特征的在线测量与动态感知。同时，团队优化了基于多特征点的位姿估计策略，显著提升了视觉引导下的位姿精度，关键部位的测量误差控制在0.05毫米以内，为高质量、高效率的装配作业提供了坚实基础。
该系统还引入了虚拟传感器技术，用于实时监测对接间隙并提供碰撞预警功能，实现了装配前的仿真验证、装配中的偏差校正及全过程的风险识别。实验结果表明，采用该方法后，首次对接成功率超过95%，大幅减少了试装次数，显著提升了装配效率和安全性。
研究成果以《Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking》为题，发表在国际制造领域的权威期刊Journal of Manufacturing Systems上。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。该团队的研究曾荣获2024年度中国智能制造十大科技进展。
本研究工作得到了国家自然科学基金及国家重点研发计划项目的资助支持。
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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