大型艙段在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是航空航天裝備的核心組成部分，其裝配質(zhì)量直接關(guān)系到裝備性能與任務(wù)安全。以大口徑固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其噴管與燃燒室的對(duì)接裝配過程中，因配合特征不可見，為保證裝配精度，需要人工反復(fù)試裝校準(zhǔn)，使得裝配效率與精度難題提升，亟需高效精準(zhǔn)的解決方案。

近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所在大口徑艙段高精度智能裝配領(lǐng)域研究方面取得進(jìn)展，科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的虛實(shí)協(xié)同裝配方法，構(gòu)建了從三維掃描、多相機(jī)在線跟蹤到虛擬感知與物理執(zhí)行的全閉環(huán)智能裝配體系，為固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等重型航天裝備的智能化裝配提供了新的技術(shù)路徑。

科研團(tuán)隊(duì)提出了帶特征標(biāo)記的數(shù)字孿生建模方法，將復(fù)雜不可視的止口特征轉(zhuǎn)化為可視覺追蹤的目標(biāo)特征，可實(shí)現(xiàn)配合特征的在線測(cè)量與虛擬感知。同時(shí)優(yōu)化了基于多特征點(diǎn)的位姿求解策略，有效提升視覺位姿求解精度，關(guān)鍵位姿測(cè)量精度優(yōu)于0.05mm，為精密裝配過程的作業(yè)質(zhì)量與作業(yè)效率提供可靠保障。

系統(tǒng)通過虛擬傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)接間隙在線監(jiān)測(cè)與碰撞預(yù)警，完成裝配前仿真驗(yàn)證、裝配中動(dòng)態(tài)糾偏、全過程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，該方法實(shí)現(xiàn)一次對(duì)接成功率≥95%，可減少反復(fù)試裝，進(jìn)而提升裝配效率與安全性。

相關(guān)研究成果以Digital twin-based high-precision assembly method for large-diameter cabin section docking為題，發(fā)表于國際制造領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Manufacturing Systems。沈陽自動(dòng)化所劉明洋副研究員為第一作者，徐志剛研究員為通訊作者。科研團(tuán)隊(duì)相關(guān)研究成果曾榮獲2024中國智能制造十大科技進(jìn)展。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。

DOI：10.1016/j.jmsy.2026.02.019

論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278612526000488