大型艙段在航空航天領域應用廣泛，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安全。以大口徑固體火箭發(fā)動機為例，其噴管與燃燒室的對接裝配過程中，因配合特征不可見，為保證裝配精度，需要人工反復試裝校準，使得裝配效率與精度難題提升，亟需高效精準的解決方案。

近日，中國科學院沈陽自動化研究所在大口徑艙段高精度智能裝配領域研究方面取得進展，科研團隊創(chuàng)新提出數(shù)字孿生驅(qū)動的虛實協(xié)同裝配方法，構(gòu)建了從三維掃描、多相機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)動機等重型航天裝備的智能化裝配提供了新的技術(shù)路徑。

科研團隊提出了帶特征標記的數(shù)字孿生建模方法，將復雜不可視的止口特征轉(zhuǎn)化為可視覺追蹤的目標特征，可實現(xiàn)配合特征的在線測量與虛擬感知。同時優(yōu)化了基于多特征點的位姿求解策略，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)通過虛擬傳感器實現(xiàn)對接間隙在線監(jiān)測與碰撞預警，完成裝配前仿真驗證、裝配中動態(tài)糾偏、全過程風險預判。實驗驗證表明，該方法實現(xiàn)一次對接成功率≥95%，可減少反復試裝，進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)表于國際制造領域權(quán)威期刊Journal of Manufacturing Systems。沈陽自動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。科研團隊相關(guān)研究成果曾榮獲2024中國智能制造十大科技進展。

該研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃等項目支持。

DOI：10.1016/j.jmsy.2026.02.019

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