基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法与应用

针对航天复杂产品装配过程的实时可视化监控、运行状态在线分析与预测难题,提出了一种基于数字孪生的复杂产品装配过程管控方法。首先构建了面向复杂产品装配过程管控的数字孪生模型;在此基础上,引入工作流技术实现了装配过程数据的实时采集与管理,提出实时数据驱动的数字孪生车间同步运行方法;随后通过灰色马尔可夫预测模型、T-K统计控制图以及关联规则算法的集成应用,实现了对复杂产品装配过程中的小样本量质量数据的实时预测与分析。最后,自主设计并开发了基于数字孪生的复杂产品装配过程管控系统,并在某卫星装配车间进行了应用验证。     

复杂构件装配数字孪生建模及系统实现

针对复杂构件装配生产过程中虚实交互困难、装配效率低等问题,提出一种面向复杂构件装配的数字孪生模型建模方法。首先设计了复杂构件装配数字孪生系统架构,然后从几何模型、工艺模型、行为逻辑模型和约束规则模型4个维度构建了复杂构件装配数字孪生虚拟模型,实现了对复杂构件装配物理实体全面真实地刻画与描述。设计并开发了复杂构件装配数字孪生系统,以鲁班锁装配为实例验证了建模方法的有效性,为复杂构件的装配提供了解决方案。     

基于数字孪生技术的复杂产品装配过程质量管控方法

针对复杂产品装配过程中质量管控时效性差、缺乏预测性等问题,提出基于数字孪生技术的复杂产品装配过程质量管控方法。通过构建物理车间、虚拟车间和车间生产管理系统协同工作的质量管控数字孪生模型,实现了装配过程质量数据的采集、分析与反馈,在此基础上利用Markov方法预测质量数据的未来状态。最后搭建了复杂产品装配过程质量管控平台,并通过实例验证了该方法的准确性,为复杂产品装配过程质量管控提供了一种新途径。     

基于数字孪生的复杂机电产品线缆装配工艺模型动态构建方法

针对目前以理想数据制定出的线缆装配工艺文件不能很好地满足实际装配需要以及制定好的装配路径与实际装配路径存在一定偏差等问题,提出一种基于数字孪生的复杂机电产品线缆装配工艺模型动态构建方法。采用同步定位与地图构建方法对线缆装配过程中的零部件特征进行地图构建和线缆空间定位,引入随机有限集描述同步定位和地图构建问题,并采用高斯混合概率假设密度进行地图零部件特征信息的预测与更新;同时采用平方根转换无味卡尔曼滤波器和单特征策略对线缆装配路径进行位姿估计,以完成线缆装配工艺模型的动态构建。最后将所提方法应用于实例分析,验证了方法的可行性。     

考虑多维误差的复杂装配过程数字孪生建模方法

针对多维误差耦合作用下大型固体火箭发动机等复杂产品装配过程中装配精度难以预测的问题,引入数字孪生概念,揭示制造误差、装配变形与定位误差耦合的装配偏差传递机理,据此提出一种复杂装配过程多维度高保真数字孪生模型构建及其驱动的装配精度在线分析方法。首先,从制造误差和装配变形耦合的角度,提出面向装配精度在线分析的数字孪生框架。其次,研究复杂装配过程数据感知模型、点云几何模型和装配变形机理模型的构建与融合方法,形成复杂装配过程多维度高保真数字孪生模型。在此基础上以装配特征为节点,基于雅可比矩阵和非理想表面模型,通过接入装配现场数据实现复杂装配过程装配精度在线分析与预测。最后,以大型固体火箭发动机喷管智能装配平台为对象,验证所提技术、方法与模型的正确性和有效性。     

螺线管装配生产线数字孪生建模技术

鉴于数字孪生模型的研究较少,数字孪生建模技术仍是当前智能制造领域的研究热点和难点,以离散制造系统的螺线管装配生产线为研究对象,从物理、行为、信息决策3方面探究生产线的数字孪生建模技术。通过物理模型可视化表达生产线的尺寸、形状、装配关系等属性和潜在的物理规律;通过标准化的描述方法构建数字孪生行为模型,简化行为语义,促进信息存储与流动;通过信息决策模型使硬件模块在反馈控制功能的驱动下,实现在环仿真和闭环优化。最后通过生产线智能运维系统展示数字孪生技术在智能监测、信息反馈、决策控制等方面的应用价值。     

基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度

面向多品种变批量生产的复杂产品离散装配车间是典型的复杂制造系统,其运行过程呈现高复杂性、强动态性和不确定性因素多等特征,为实现复杂产品离散装配车间的动态调度,提出一种基于数字孪生的复杂产品离散装配车间动态调度方法,通过物理空间和虚拟空间之间的数据交互进行更精确的动态调度.构建了基于数字孪生的复杂产品离散装配车间调度框架...     

基于数字孪生的航天器装配质量监控与预测技术

鉴于航天器装配过程中不确定因素多,无法准确有效地预测和评估航天器的实际性能,装配过程中因进行大量复杂的性能试验来验证产品性能指标的符合性而极大影响了装配效率,提出一种基于数字孪生的航天器装配质量在线监控与预测方法.分析了航天器装配执行层面总体流程的特点,在此基础上给出面向航天器装配质量的数字孪生建模方法,以及面向数字孪...     

数字孪生驱动的转静子装配间隙动态预测与调控

多级转静子装配间隙是影响航空发动机性能和安全的重要因素,传统装配方法难以精确预测和精准控制装配间隙,针对该问题,提出一种数字孪生驱动的转静子装配间隙动态预测与调控方法。在分析转静子装配工艺的基础上,建立了重点体现时变性的转静子装配间隙控制数字孪生模型,通过实测数据驱动服务模型实现装配间隙在线预测和装配工艺动态调控,研究了孪生数据类型与融合迭代过程,构建了实现数据融合迭代的4类服务模型,并通过某压气机装配验证了该方法的可行性与有效性;所表征的转静子装配数字孪生模型在时间维度的演化特性,为实现转静子装配间隙的在线预测与动态调控提供了基础。     

基于数字孪生的产品设计过程和工作量预测方法

为解决由于实际产品设计过程和理想的仿真过程状态不一致而导致的产品设计复杂性预测不准确的问题,研究了基于数字孪生的产品设计过程及其工作量预测方法.构建了产品设计数字孪生系统五维结构模型.详细定义了虚拟空间的产品设计数字孪生模型,包括功能数字孪生模型、设计师数字孪生模型和设计活动数字孪生模型.从知识的角度出发,提出了产品设...     

面向复杂产品离散装配过程的数据采集和管理方法

为解决复杂产品离散装配过程中数据采集和管理困难的问题,在分析装配数据采集业务流程的基础上,引人工作流管理技术,建立了装配数据采集和管理的过程模型,提出一种基于工作流的装配数据采集和管理方法,实现了数据采集过程定义、数据采集过程实例生成和数据采集过程控制。阐述了该方法中数据采集表格的动态定制、异构采集数据的存取和组织、面向技术问题的装配数据采集和管理等关键实现技术。通过开发的软件系统进行了工程应用,验证了该方法的可行性。     

面向协同虚拟装配的模型表达技术研究

针对部件级别的协同虚拟装配,提出了协同虚拟装配环境下的模型表达方法和数据转换方法.该方法根据协同虚拟环境下交互装配仿真需求,将部件模型分为显示层、逻辑层、碰撞检测层、部件信息层,形成具有四层次的产品模型表达.开发了数据转换接口,获得了四层次的产品模型.在汽车部件级别虚拟装配的应用表明,该模型表达和数据转换方法能够满足协同虚拟装配交互仿真需求.     

复杂产品装配的分层有向图建模方法

由于复杂产品零部件数量大,后续装配顺序规划难度较大.用传统的方法建模,容易造成割集数量随着零件数量的增长而呈爆炸式地增长.针对这种问题,提出利用装配单元划分的方法进行分层;在每层中,用嵌套式的有向图表示装配定位关系信息的分层有向图模型.研究了分层有向图模型的建立和表示方法,并以某型机翼翼盒为实例予以应用验证.     

复杂产品分布式并行协同虚拟装配系统研究

为解决复杂产品异地协同设计中零部件数模验证和装配评审的困难,研究了基于网络的分布式协同虚拟装配技术,提出基于高层体系结构/运行时间框架的分布式协同虚拟装配方案,解决虚拟环境中的用户管理、操作协同和交互式装配操作等问题.以此为基础开发出了支持实时协同交互装配仿真的分布式并行协同虚拟装配系统,并以某汽车部分总成网络协同装配为例验证了该方案.结果表明,该方案可以实现复杂产品设计中的异地协同装配仿真与评审.     

基于数字化测量技术的装配阶差间隙预测方法

提出了基于数字化测量技术的装配阶差间隙预测方法,并以舱门-门框装配为例进行了详细阐述.首先介绍了摄影扫描组合测量方法的原理及测量流程;接着以飞机舱门装配为例,从约束关系建立、位姿调整和阶差间隙求解3个方面详细阐述了数据分析步骤;最后以某型飞机舱门试验件为验证对象,对装配阶差间隙值进行了预测分析,并将预测值与装配后的实测...     

分布环境下面向装配的产品协同设计集成平台

为提高异地设计时产品的可装配性设计质量,提出了分布环境下面向装配的产品协同设计方法,从零件设计、产品结构预装配和产品过程预装配3个方面论述了可装配性设计内容,建立并实现了支持网络环境下面向装配的产品协同设计集成平台,详细描述了平台的功能模块,并通过涡轮膨胀机实例说明了异地人员间利用该平台实施面向装配的协同设计过程。