数字孪生车间在复杂产品装配过程中的应用探索

数字孪生车间以数字孪生技术为核心,能有效解决车间内物理空间与信息空间融合的瓶颈.阐述了当前复杂产品装配过程的特点,提出了实作装配体模型的概念,以及包括物理实体层、模型数据层、迭代分析层、协同服务层的复杂产品装配数字孪生车间的整体框架,研究了以装配体修正模型为核心的装配过程调控方法和数字孪生装配车间的运行机制.在此基础上...     

空间在轨装配技术综述

代表国家科技实力的空间站、空间望远镜、大型通信天线、空间太阳能电站、在轨燃料补给站、深空探测中转站及地外基地等空间大型平台和基础设施的建设需求日益迫切,如何对此进行智能自主建造是当前的巨大技术挑战。鉴于大型平台与基础设施在未来空间探索中的重要性,国内外航天研究机构均提出并发展了在轨装配的系列技术方案。本文主要对在轨装配研究现状和技术发展情况进行系统地综述。首先分析了有人与无人在轨装配的国内外技术进展,总结了在轨装配技术的发展路线、装配层次与方法;然后在此基础上,详细梳理了在轨装配的技术需求和应用前景,并得出在轨装配的使能关键技术——模块化技术、机器人技术和地面模拟装配技术,预期为中国未来的空间在轨装配研究提供有益的参考。     

基于数字孪生的飞机型架可视化装配工艺设计

装配型架是飞机机翼、机身等部件装配普遍采用的装配工艺装备,具有远高于其他所装配飞机部件的装配精度要求。本文以某型号飞机部件装配型架为研究对象,面向装配工艺装备精确安装需要,应用数字孪生技术的相关技术理念,构建基于数字孪生的装配过程模型,综合考虑与型架装配过程关联的人员、工具、标准、检验要求等相关构成元素,规划型架装配过程并进行仿真验证,以可视化装配工艺指令指导实际装配过程,并通过建立数字空间与物理空间的关联实现信息交互与反馈。     

航天器制造领域数字孪生技术的探索与实践

从实现航天器单件、小批量生产质量、柔性、效率同步提升的需求出发,回顾了数字孪生技术的内涵和发展,提出了包含产品孪生-产线孪生的航天器制造系统数字孪生的基础模型和动态演化过程,提出了数字孪生在数据采集、同步建摸、系统评估和生产线重构等技术方面的实现方法,阐述了采用数字孪生的虚实互动机制提升的具体实现途径,并通过航天器产品生产的具体应用验证了有效性。     

面向航空发动机研制的数字孪生定义研究

数字孪生是21世纪诞生的一种技术体系和工作模式,目前已经在学术界、工业界和官方研究机构得到广泛研究和实践应用。为了在航空发动机研制中准确运用数字孪生,就必须明确其定义及内涵。在前期通过文献统计分析得到数字孪生定义模型的基础上,对不同研究视角下的典型定义进行分析、归纳,明确数字孪生的核心要素,以及不同要素的相互关系、在数字孪生中的作用。以此得到面向复杂装备研制的数字孪生定义,并结合航空发动机研制的特定实践,将之具象化为航空发动机研制的数字孪生定义。结果表明：面向航空发动机研制的数字孪生定义核心要素是发动机实体、孪生模型、数据和交互,数字孪生以航空发动机实体为实现载体,以孪生模型为实现功能的核心,以数据和交互作为媒介和推动手段,最终达到提高航空发动机质量、保障航空发动机运行的目的。     

面向航天器零部件装配的机械臂混合控制策略

航天器零部件具有多品种、小批量的特点,自动化装配难以保证高精度的位置控制和柔顺的接触力控制.为充分发挥人的知识决策和机器人的力量精度优势,本文提出了一种基于阻抗和导纳控制的加权混合控制策略,采用加权平均的方法,根据环境刚度以及期望性能调节阻抗控制和导纳控制的相对权重,协调阻抗和导纳控制的混合控制效果.试验表明,混合控制...     

面向航天器装配的机械臂柔性力控研究

针对航天器装配的特点,研究一种机械臂柔性力控方法:在机械臂末端安装六维力传感器感力与力矩信息,通过重力补偿消除负载重力的影响,得到外部作用力/力矩信息作为输入控制机械臂运动,实现负载的柔性随动。     

基于数字线索和数字孪生的生产生命周期研究

新一代信息技术在制造业中深度应用,引发传统产品研发模式的变革。介绍了利用数字线索和数字孪生开展复杂产品生命周期业务过程建模与仿真、动态预测和评估,实现数字空间与物理空间虚实映射的产品规划与定义、模拟与分析、验证与确认的业务闭环。最后结合航空工业智能制造架构,给出在生产生命周期中的应用思路,以提升生产过程的数字化与智能化水平。     

基于数字化装配的工装管理系统研究

介绍了数字化装配的概念,分析了数字化装配系统对工装信息管理的需求,对工装的全寿命周期内各个活动进行管理,最终形成包含工装各种详尽信息的全寿命电子履历表;运用面向对象的思想对工装管理系统进行了分析与设计,并遵循J2EE模式给出了系统总体架构;介绍了JavaBeans组件技术、JavaScript脚本技术以及CSS技术等系统实现关键技术,给出了系统实现的几个主要的示例界面。     

大型飞机自动化装配技术

 简述了大型飞机及其结构特点,通过比较人与机器两种装配系统的特性,及分析装配自动化水平与装配成本等诸因素的关系曲线,指出了自动化装配技术在保证大型飞机结构长寿命、高效率、低成本研制和生产等方面的意义;对国外大型飞机的装配自动化发展状况进行了综述,简要分析了国外发展的几种主要自动化装配系统,总结了国外大型飞机的自动化装配水平;对西方国家在大型飞机自动化装配中采用的先进的装配理念和方法,如决定性装配方法等进行了概述。最后针对国内自动化装配水平低的现状和大型飞机研制和生产的需求,提出了发展模块化结构的自动化装配系统、贯彻并行工程理念、实现面向制造和面向装配的设计等发展建议。     

基于数字孪生的智能脉动管控

为提升飞机总装脉动生产线智能化水平,开展了基于数字孪生的智能脉动管控研究。基于数字孪生五维模型理论构建了飞机总装脉动生产线数字孪生应用架构,从反应式计划调度、物流精准配送、智能作业指导、产线健康监视、资源迭代优化配置5个方面开展了技术研究,为复杂产品装配的智能制造应用提供参考。     

航天器总装技术状态的数字化管理方法

针对航天器研制过程总装技术状态的结构化刻画、比对以及传递需求,提出一种航天器总装技术状态的结构化表达、统计、管理与应用方法,该方法针对产品设计、工艺设计和工艺实施人员的技术状态协同控制需求,分别定义总装设计（ADC）、总装工艺（APDC）以及总装实做（AIC）等3种技术状态控制视图,以数字样机作为数据集成管理框架,结合基于活动内容模板的工艺设计方法,实现总装工艺技术状态的设置与管理,最终实现总装全过程技术状态数据的精确控制。此外,通过基于工艺数字样机的总装技术状态比对,实现了一种与总装工艺设计及实施过程紧密结合的技术状态视图应用方法。将其应用到卫星设备总装技术状态的控制过程中,证明了该方法对技术状态控制的有益作用。     

基于MBD技术检验规程在飞机数字化装配中的应用

针对基于MBD技术的飞机数字化装配技术的大量应用,分析了传统检验模式在MBD技术环境中存在的问题和不足,提出基于MBD技术的检验规程,结合实际工作探讨了基于MBD技术编制检验规程的方法,并给出了解决其关键技术问题的方法。     

飞机装配型架中骨架的数字化设计原理及实现

骨架设计对型架的总体性能和研制进度具有重要的影响。因此,在FixCAD系统的研制中,将骨架的数字化设计方法作为一个主要的问题,开展了专门的研究。但是,由于这些研究未考虑到现在的骨架结构中含有曲轴线和新型材元件的情况,其研究成果已不再适应于这些骨架结构的设计。为此,从对骨架轴线的抽象定义、表示和计算入手,探索和提出全新的骨架数字化设计技术,从根本上解决现有方法存在的局限性。具体包括:(1)根据骨架结构轴线及其设计方法的特点,提出线元、线列和线链等新概念,建立线元逻辑端矢的计算算子;(2)应用所提出的概念和算子,构建骨架的轴线模型、元件端面法矢计算方法、设计过程模型以及元件造型算法等;(3)介绍利用所建立的数据模型和算法技术实现的"骨架数字化设计子系统"及其应用。最后,总结了所介绍的技术特点和意义以及后续研究重点。     

对失控航天器在轨服务的自适应滑模控制器设计

为实现对自由翻滚的失控目标航天器进行在轨服务,基于二阶滑模控制算法设计了相对位置与姿态耦合的自适应控制器。考虑相对转动对相对平动的耦合作用,建立了两航天器对接端口间相对位置与姿态耦合的动力学模型,并在此基础上设计了自适应Super twisting控制器,以减弱已知界限的有界干扰所产生的震颤效应,使闭环系统在有限时间内收敛到平衡点。利用李雅普诺夫方法证明了有界干扰下的闭环系统稳定性,并对收敛时间的上界进行了估计。仿真结果表明,与Super twisting算法相比,所设计的自适应二阶滑模控制器对参数不确定性及线性增长有界干扰具有较强的鲁棒性,且控制精度满足在轨服务的任务需求。     

船舶数字化装配工艺设计与仿真技术研究

船舶数字化装配工艺设计与仿真是对船舶设计模式的创新,探索并研究了船舶三维模型数据转换、结构化工艺设计和装配工艺仿真等技术,打通了基于三维模型的船舶设计、仿真、建造等多个环节的集成链路。应用测试表明,船舶数字化装配工艺设计与仿真能够有效提高船舶建造质量和效率。