[发明专利]一种基于数字孪生的飞机机翼装配方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生的飞机机翼装配方法，该方法包括装配准备阶段、虚拟装配阶段、装配及检测阶段、质量追溯阶段，具体步骤为：确定生产计划；车间信息管理系统根据生产计划调配人员及零件；RFID采集工人、零件、工位的名称信息并录入管理系统；UWB采集工人、工具、零件的实时位置信息；构建虚拟车间，工人使用增强现实眼镜进行虚拟装配；工人根据虚拟装配结果在现实车间进行装配；装配过程中增强现实眼镜根据远程工程师指导实时提供装配建议；装配结束后应用深度学习算法检测装配质量；对检测不合格的装配部位应用车间信息管理系统追溯其装配过程；应用专家系统对质量缺陷进行指导改进。该方法提高了飞机机翼的装配质量和装配效率。

技术领域

本发明涉及飞机装配领域，更具体的说是涉及一种基于数字孪生的飞机机翼装配方法。

背景技术

飞机等复杂装备产品装配是产品功能和性能实现的最终阶段和关键环节，是影响产品研发质量和使用性能的重要因素，装配质量在很大程度上决定着产品的最终质量。目前国内飞机装配生产现场技术状态复杂，装配人员查阅资料、现场信息反馈、远程协作不方便，易出现装配不到位、装配返工等问题，因此，装配效率低，装配质量差，无法满足高效率、高质量的飞机装配要求。因此，提出一种高效的飞机机翼装配方法至关重要。

现阶段的专利公开以及文献资料显示：1)专利(CN109872080A)一种飞机装配协调规则知识管理方法及系统，通过构建合理的知识表达框架将隐性的装配协调知识显性表达，然后构建知识模型进行知识获取，最后构建装配协调规则库实现对装配协调规则的有效管理，该方法通过构建规则库对飞机装配过程进行调度，构建的规则库相对固定，无法满足复杂多变的装配车间生产需求；2)专利(CN110991056A)一种基于遗传变邻域算法的飞机装配线作业调度方法，通过建立资源受限的飞机装配线作业调度模型，将实际生产中的作业调度问题转化为优化求解的数学模型问题，以最小化装配作业总工期为目标，同时考虑紧前紧后约束、资源约束和空间约束，构建飞机装配线分部段作业调度模型，最后采用改进遗传变邻域算法求解，该方法将装配生产调度问题转化为求解数学模型问题，并应用遗传变邻域算法求解，但忽略了装配过程难以数字化、装配环境复杂多变的问题，得出的结果易陷入局部最优，难以指导装配生产；3)专利(CN108564304A)一种面向飞机装配的操作描述参数化生成方法，通过将操作描述进行分类与关键属性定义，辅助工艺人员快速找到所需操作描述模板，将操作模板描述进行参数定义，引导工艺人员编辑参数描述，提升工艺文件的规范性和合理性，通过获取制造资源库中的资源名称和工艺人员所处工序环节中的所有资源名称，实现参数部分的快速选取和填充，该方法将操作描述进行分类，一定程度上解决了操作复杂性，但针对特殊装配问题没有解决方案，依然依靠工艺员与工程师逐级沟通，影响生产效率。

综上，现有的研究成果和方法虽然在一定程度上可以提高飞机装配效率，但在工人远程协作、查阅资料等问题上没有好的解决方案，因此，以上方法难以满足高效率、高质量的飞机装配要求。

数字孪生技术与飞机机翼装配相结合为进一步提高飞机机翼装配效率和质量提供了一种可能，是实现飞机高效装配的有效手段。基于数字孪生的飞机机翼装配方法根据生产计划调配人员及零件，采集工人、待装配零件、工位的名称信息和实时位置信息，构建虚拟车间，工人使用增强现实眼镜根据装配流程进行虚拟装配，根据虚拟装配结果进行现实装配，装配过程中工程师通过增强现实眼镜远程给出装配建议，装配结束后应用深度学习算法检测装配质量，对检测不合格的装配部位应用车间信息管理系统追溯其装配过程，并应用专家系统对质量缺陷进行指导改进，为飞机机翼高效、高质量装配提供了一种行之有效的技术途经。

发明内容