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
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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
大型舱段是航空航天装备中的核心部件，其装配质量直接影响装备性能和任务可靠性。以大口径固体火箭发动机为例，其喷管与燃烧室的对接装配过程中，由于关键配合部位处于不可视状态，传统装配方式往往依赖人工反复试装与调整，导致效率低下、精度难以保障，亟需一种更加高效、高精度的装配方法。
为解决这一技术难题，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重要突破。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，为重型航天装备的智能化制造提供了新的解决方案。
该方法引入了带有特征标记的数字孪生建模策略，将原本难以观测的止口结构转化为可被视觉系统识别的特征目标，实现了配合特征的实时测量与虚拟感知。同时，研究团队优化了多特征点位姿估计方法，显著提升了视觉系统的定位精度，关键装配位姿误差控制在0.05毫米以内，为装配质量与效率提供了坚实保障。
装配系统还集成了虚拟传感器技术，用于对接间隙的在线监测与碰撞预警，实现了装配前的仿真验证、装配中的动态补偿以及全过程的风险预判。实验数据显示，该方法一次对接成功率超过95%，显著降低了试装次数，有效提升了装配效率和操作安全性。
相关成果以《Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking》为题，发表在制造工程领域的权威期刊《Journal of Manufacturing Systems》上。沈阳自动化研究所刘明洋副研究员为论文第一作者，徐志刚研究员担任通讯作者。该团队此前因在智能制造领域的突出贡献，入选2024年中国智能制造十大科技进展。
该研究得到了国家自然科学基金及国家重点研发计划的资助支持。
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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