基于数字孪生的装配过程质量控制方法

针对飞机机翼装配过程中装配累计误差大,返修率高等问题,对数字孪生技术在装配过程中的应用进行了研究。提出基于数字孪生的装配过程质量控制方法,通过构建数字孪生车间并使用各种数字化装配和检测设备对装配数据进行实时采集和分析,在研究和分析历史装配质量数据的基础上,通过Copula理论构建质量控制点之间的相关性模型,再借助装配质量熵和互信息理论构建产品装配稳定性测度模型,对装配质量控制点控制阈进行优化,预测并给出下一步的最优化装配方案,将最佳装配方案传送到物理车间进行实际装配。最后,在某车间以某型号机翼翼盒装配为例,对原型系统进行了应用验证,证实了整套方法的可行性。     

基于数字孪生车间的虚实融合研究综述

数字孪生车间近年来逐渐成为大众关注的热点,它可借助虚实融合技术实现物理车间与虚拟车间的互联互通,使得虚拟车间的信息更加贴合现实,有助于实际生产。基于数字孪生概念、数字孪生车间的特性和研究应用,对数字孪生车间的虚实融合研究进行综述。介绍了虚实研究对象,即物理车间和虚拟车间;论述了虚实融合系统中车间服务系统的工作过程;分析了虚实融合技术的三大关键部分及相关技术的支撑。最后对数字孪生车间的虚实融合问题进行了展望。     

旋转压合成形数字孪生系统构建及应用

针对口罩生产这种新型旋转压合成形技术生产过程中的数字孪生技术进行了研究。研究阐述了数字孪生在旋转压合生产中的框架和系统组成，利用西门子的NXMCD软件构建了数字孪生模型，并建立了其中的运动关系，在运动关系上利用传感器和模型之间的映射来实现模型的驱动，实现了虚实同步。此外，通过接口将深度学习的神经网络和数字孪生系统结合，实现以虚预实，对传感器的数据源进行不断地迭代，实现了产线的实时优化。这种融合了数字孪生与旋转压合技术的方法，为制造业的智能制造提供了宝贵的数据和参考，推动了生产过程的高效化和智能化。     

基于数字孪生的全周期智慧车间系统

为了实现从产线规划到生产监控的全生命周期管理,提高车间的信息化、智能化水平,保证车间的生产效率,降低车间安全事故发生的概率。基于数字孪生技术建立物理产线的数字孪生体,提出"内部驱动仿真—虚拟控制器联调—真实控制器联调"的联合仿真方式,基于OPC UA协议完成数字孪生体与物理产线的"虚实交互",以高精度、高实时性、高可信度反映物理产线的运行情况,根据数字孪生体对实际生产过程进行指导和改进。建立了汽车减速器壳体生产车间的智慧车间系统,完成了从孪生体搭建、多步仿真调试、信息交互,现场展示到指导生产的全周期智慧车间系统的设计和验证。     

增材制造数字孪生技术发展及应用

数字经济高速发展趋势下，增材制造与数字孪生的技术融合发展，是高端制造业数字化转型的必然趋势，备受社会各界关注。综述了增材制造与数字孪生技术的由来、定义及关键技术，分析了数字孪生技术在增材制造领域的系统框架与应用现状，提出了基于增材制造数字孪生产品开发及其行业领域应用需求的系统技术架构，并详述了重点研究方向及关键技术，探讨了增材制造数字孪生技术的发展趋势及应用前景。本研究将为推动数字孪生与增材制造的融合技术研究以及应用产品开发提供创新思路。     

基于数字孪生的智能装配车间管控模式

基于数字孪生的智能装配车间技术是一种未来装配车间生产管控新模式,针对机翼装配车间生产过程中装配工艺路线复杂、资源利用率低、装配效率、质量低等问题,提出基于数字孪生的智能装配车间管控模式,通过构建真实装配车间、孪生装配车间和装配车间管控系统协同作业的智能装配车间,在实现资源位置信息、装配流程信息、装配质量信息实时采集的基...     

基于数字孪生的飞机装配工艺技术研究

针对现有飞机产品在进行装配的过程中,传统工艺规划方式无法有效利用产品全生命周期的数据进行工艺方案优化,同时不能响应生产实际情况等问题,提出了利用数字孪生技术对动态数据进行有效的融合和管理,通过利用实时产生的数据来进行工艺决策,实时修正工艺方案,实现赛博和物理空间的虚实映射,在飞机装配工艺应用方面提供了实时决策和分析优化的方法,为计算机辅助工艺设计技术的智能化转变和飞机装配工艺瓶颈问题的解决提供了有效的途径。     

焊接成套装备车间数字孪生系统设计

手工装配是油气管道焊接成套装备装配车间生产的主要方式。为了解决车间现场管理实时性差和信息化程度低的问题,结合数字孪生技术和精益制造的理论，设计一种提高智能化管控程度的数字孪生系统。提出系统的整体架构和功能模块；构建产品数字孪生体和数字孪生车间，并提出了一种减少不确定因素影响的管控方法；阐述各功能的工作原理；最后，以自动焊接成套装备某部件为例验证了系统运行的可靠性。实验结果证明:所提方案对提高焊接成套装备车间的生产效率和实现精益生产方式有显著效果。     

基于云平台的数字孪生多适应装配产线设计

针对非标定制化自动装配产线中的生产工艺和流程不可更改的问题,基于数字孪生技术对生产工艺和流程提出重新设计、优化和改进。根据唐山某公司现场调研装配产线的功能,设计多适应装配产线的工艺流程,实现数字孪生系统的质控过程同步监控、生产过程的仿真优化设计及协作生产等三个功能;并采用深度学习云决策平台+雾制造网络架构实现工业大数据的相互融通及智能决策。数字孪生多适应装配产线落地应用,实现非标定制自动化产线的研发、智能优化决策及组装工件的定制化更改,提高了生产效率、扩展了产线适应性。     

数字孪生驱动的数控车床主传动系统故障诊断研究

数控车床主传动系统是机床的核心部件,其一旦发生故障会造成加工质量甚至作业安全问题。数字孪生技术能降低故障诊断的难度,但目前研究仍存在物理实体到虚拟实体转换效率低和神经网络过拟合问题。为了解决上述问题,提出一种基于数字孪生和正则化BP神经网络的故障诊断方法。建立数控车床主传动系统数字孪生模型,通过OPC UA通信完成了物理实体和虚拟实体间孪生数据的交换,对比分析正则化改善过拟合问题的4种方法,构建了丢弃法正则化BP神经网络故障诊断模型。通过对比不同信噪比下BP神经网络、丢弃法正则化BP神经网络和卷积神经网络的损失函数和预测准确度,验证了诊断模型的可行性和算法的适用性。     

多异构并联机构组合体数字孪生研究北大核心

为了精确构建复杂机械设备数字孪生模型,提出了一种针对多异构并联机构组合体的数字孪生方法。设计了面向特殊机电产品的多异构并联机构组合体数字孪生系统,对该机电产品的多异构并联机构组合体进行运动仿真。搭建了数字孪生虚拟实体,设计了相应的多异构并联机构组合体运动学位姿求解算法;通过信息物理系统(CPS)连接虚拟实体与物理实体,实现了虚拟实体与物理实体的运动关系映射,虚拟实体的运动与物理实体保持同步。仿真和实际运行表明,算法效率满足实时运行需要,多异构并联机构组合体数字孪生系统满足数字孪生高同步性要求。     

中径管环缝焊接定心内撑工装设计

讨论了影响中径薄壁筒的高精度筒体环缝对接焊形位公差的装夹因素,认为焊前装配质量主要由同轴度与圆度来评价而装夹系统的刚性和内撑环的出力是保证焊前装配质量的关键因素.在此基础上利用四杆机构和浮动心轴,实现了一种可自动补偿内径差的定心内撑焊接工装,以用于中径管环焊缝.     

基于数字孪生的薄壁零件铆接质量控制

针对机翼装配车间生产过程中铆接质量监控滞后、铆接质量差、效率低等问题,提出基于数字孪生的薄壁零件铆接质量控制模式,构建物理车间、虚拟车间和车间生产管理系统协同作业的工作模式。在实现铆接质量数据实时采集的基础上,利用RFID技术、质量离差算法、马尔可夫方法等实现最优铆接路径在生产车间可视化、薄壁零件铆接质量实时监控和未来铆接质量状态预测,并以此为依据向物理车间发送相应的预警和调整命令,最终实现薄壁零件铆接质量实时、动态管控。最后,以某型号机翼的钣金肋和隔板铆接为例,对上述铆接质量控制平台进行应用验证,为提高薄壁零件的铆接质量、效率以及实现铆接质量控制提供新技术途径。     

基于数字孪生的物流拣选虚拟调试系统设计

为降低调试周期和成本，提前预知系统级风险，基于数字孪生的虚实一致特性，提出一种基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统设计方法。根据固定轨物流拣选系统的特性和调试需求，建立虚拟物理模型、虚拟执行系统和虚拟控制系统，同时对控制器-虚拟模型接口进行设计，实现虚实之间的通信。通过物流拣选系统实例，验证了基于此数字孪生模型进行虚拟调试的有效性与实用性，基于数字孪生的固定轨物流拣选虚拟调试系统能够降低物流拣选系统的调试周期和成本，进而提高调试效率。     

基于数字孪生技术的微型智慧工厂物理和虚拟交互平台设计

为解决企业生产制造过程中存在的技术更新速度慢、升级再造难、多技术融合程度低等问题,以印章加工微型智慧工厂为对象,采用数字孪生技术,设计物理与虚拟交互平台。通过实现印章的智能存储、智能加工、智能检测、智能装配的生产全过程,达到物理和虚拟空间人、事、物全要素的映射。该平台能够实现量化、可视化的管理,并可对生产配置、加工、流通等环节进行智能化分析。该方法为传统精益方法的定量分析提供了参考。     

基于数字孪生的电解整流所运维系统

为了保证电解铝厂整流所设备安全稳定运行,提高整流所运行和维护的效率,本文提出了一种基于数字孪生技术的整流所设备运维系统。数字孪生技术旨在构建虚拟空间中建立数字化设备模型,通过双向交互数据流模拟物理设备的实时状态和动态特性。通过整流所现场采集器与通讯管理机交换数据,并将数据传输至运维管理系统,运维管理系统采用数字孪生技术构件的设备数据化模块,对整流所所有设备的状态数据、工艺参数和环境各种数据信息转变为数字信息,实现智能运维和全景可视化监控,为整流所运行维护、系统调度、现场设备巡检提供指导,充分保障整流所设备安全可靠运行,实现整流所设备全生命周期管理,提高整流所智能化、可视化和数字化水平。     

基于电子、气动技术和CANopen总线的膜盒柔性自动化装配系统设计

基于气动技术、电子技术及数字控制技术的柔性装配是精密仪器仪表制造及装配中的核心技术。针对流水线式变送器膜盒的自动化装配工艺,提出切实可行的柔性自动装配方案,设计并优化各模块气动机械手和电、气结合机械手,并根据装配系统工艺要求设计了可靠的电、气结合的柔性装配系统;基于软PLC和CANopen总线协议,设计I/O从站并实现了高精度自动化装配分布式现场总线控制系统,为精密仪器仪表柔性装配应用提供了参考。     

板带材生产全流程数字孪生模型及信息物理系统研究现状与趋势

板带材生产具有难以精确建模、运行状态不可测、非线性动态耦合等特征,限制了产品质量和产线运行水平进一步提升。如何提高模型精度与复杂工况的动态适应能力,实现工序内和工序间的各层次协调优化,是板带生产面临的挑战性问题。研究高维动态工业大数据预处理、分布均衡化与特征提取方法,以集成学习建模对多工序动态运行指标进行评价;构建高精度动态数字孪生模型;开发运算速度快、具有柔性约束处理能力的多目标优化算法;构建以动态数字孪生为核心、以协调优化为特征的全流程、多层次信息物理系统,提高生产过程对于复杂多变工况的适应能力,以多层次协调实现工艺参数和过程控制能力的优化配置,并形成流程工业数字孪生模型和信息物理系统的普适性构建方法,是将来板带生产研究的重点。     

基于数字孪生的MPS智能控制系统设计与应用北大核心

为了提高对MPS系统的自动化管理、使得MPS系统更加符合实际生产要求,提出了一种基于数字孪生的MPS智能控制系统和方法。基于MPS数字孪生五维模型架构,对其物理MPS、虚拟MPS、连接、孪生数据和服务系统五维结构进行分析。设计了MPS数字孪生智能控制系统框架,对系统开发中的虚拟模型建立、数据采集、实时驱动等关键技术进行了阐述。结合案例设计开发了MPS数字孪生智能控制系统,完成了对MPS系统可视化监控、安全管理与决策、智能控制、MES追溯等功能的实现,反映了MPS系统的全生命周期过程。     

基于DenseNet算法的一维桁架数字化装配控制系统仿真及优化

为解决一维桁架在轨建造过程中存在的精确定位难及桁架工位拓展转换控制效率低的技术难题，提出运用数字孪生和人工智能相结合的方式，通过计算机建模技术，构建并完成集自动装配、搬运、检测、信息追溯为一体的数字化装配系统，并与传统工艺对比。结果表明:与传统工艺相比，基于DenseNet算法的数字化装配系统在提高桁架素材故障检测率、空间利用率，减少配套失误，实现全生命周期实时追溯，加快动作节拍等方面效果显著。研究结果为我国宇航制造企业以及装备制造业开展面向智能制造的产品数字化生产线建设提供参考。