沈阳自动化所研发数字孪生技术，推动航天重型装备装配智能化升级
大型舱段作为航空航天装备的关键部件，其装配质量直接影响装备性能与任务安全。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存在配合特征不可见的问题。传统方式依赖人工反复试装校准，不仅效率低下，也难以确保装配精度，亟需一种高效、精准的技术路径进行突破。
中国科学院沈阳自动化研究所近日在大口径舱段高精度智能装配领域取得重要成果。研究团队提出一种由数字孪生技术驱动的虚实协同装配方法，构建了涵盖三维扫描、多相机在线跟踪、虚拟感知与物理执行的全闭环智能装配系统，为固体火箭发动机等重型航天装备的制造提供了全新的技术支撑。
为解决装配过程中不可视特征带来的难题，科研人员开发了带有特征标记的数字孪生建模方法，将原本难以观测的止口特征转化为可被视觉系统追踪的目标点，实现配合特征的在线测量与虚拟感知。同时，团队优化了基于多特征点的位姿求解策略，显著提升了视觉引导下的位姿计算精度，关键测量精度达到0.05mm以内，为装配过程的精度与效率提供了坚实保障。
该系统引入了虚拟传感器，用于对接间隙的实时监测与装配过程中的碰撞预警，实现了装配前的仿真验证、装配中的动态纠偏以及全过程的风险预测。实验结果显示，该方法在一次装配中成功对接的概率达到95%以上，显著减少了反复试装的需要，从而提升了整体装配效率与作业安全性。
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。沈阳自动化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。该团队此前在智能制造领域的相关成果已被评为2024年中国智能制造十大科技进展之一。
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的资助。
DOI：10.1016/j.jmsy.2026.02.019
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0278612526000488