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
在航空航天领域，大型舱段作为核心组件，其装配质量直接影响设备整体性能与任务成败。以大口径固体火箭发动机为例，喷管与燃烧室的对接装配过程中，由于部分配合特征不可视，传统作业依赖人工反复调整以确保精度，导致效率偏低且质量难以稳定控制，亟需引入更高效的解决方案。
中国科学院沈阳自动化研究所近期在大口径舱段高精度智能装配研究方面取得突破。研究团队提出了一种基于数字孪生技术的虚实协同装配新方法，构建了从三维扫描、多相机实时跟踪到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制造提供了创新路径。
团队开发的数字孪生建模方法引入了特征标记技术，将原本难以观测的止口结构转化为可视化追踪特征，从而实现装配特征的实时测量与虚拟感知。同时，研究优化了多特征点位姿求解策略，显著提升了视觉定位精度，关键参数可达0.05毫米以内，为精密装配提供了可靠支撑。
系统整合虚拟传感器，实现对接间隙的动态监测与碰撞预警，覆盖装配前的仿真验证、装配中的偏差修正以及全过程的风险评估。实验结果显示，该方法一次对接成功率超过95%，大幅减少了人工试装次数，显著提高了装配效率与操作安全性。
该研究成果以“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》。沈阳自动化研究所副研究员刘明洋为论文第一作者，研究员徐志刚为通讯作者。该团队此前曾因相关研究入选2024年中国智能制造十大科技进展。
本研究获得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