[发明专利]一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法与系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)孪生数据采集、表达与处理

对关键装配工序物理装配现场的孪生数据进行采集、处理，并将孪生数据信息进行表达存储，使其具备根据孪生数据和孪生模型对实际物理装配过程进行模拟的能力；

(2)装配工序孪生模型构建

从三维装配工艺设计系统当中获取装配工序模型，并基于孪生数据，对装配工序模型进行重构，生成融合装配现场实际装配情况和实际测量信息的装配工序孪生模型；

(3)装配工序精度仿真分析与灵敏度计算

将构建的装配工序孪生模型导入到商品化装配公差分析软件中，定义装配工序孪生模型的装配约束，确定仿真分析目标，依据实际装配顺序确定零部件装配顺序，并进行仿真分析，确定仿真目标尺寸的概率分布图，并检查灵敏度数据；

(4)装配过程的在线补偿

依据装配工序精度仿真分析结果，对装配过程进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，孪生数据包括装配过程信息、关键特征的测量信息、工装信息，孪生数据的表达包括装配过程信息的表达、关键特征的测量信息表达、工装信息表达。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述装配过程信息的表达采用基于关键特征和有向图对物理装配过程进行描述：节点表示关键特征，边表示尺寸、几何公差或装配约束，其中边的起点表示基准特征，终点表示目标特征，虚线表示零件内部或已经完成装配的子装配体内部的尺寸、几何公差或装配约束，实线表示本道装配工序完成后所要实现的尺寸、几何公差或装配约束。

4.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述关键特征为对本道装配工序装配质量有显著影响的零件或零部件的几何特征，或对本道装配工序装配质量有显著影响的定位、装夹的相关基准几何特征。

5.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述关键特征测量信息通过数字化测量设备和分析系统对关键特征进行数据采集，并对测量数据经过噪声点处理、数据整合、数据精简的分析处理后，得到预处理后的实测数据，从而获取关键特征的测量孪生数据，并采用基于模型定义技术，将测量获得尺寸公差、几何公差、表面结构信息定义在装配工序孪生模型中。

6.根据权利要求2所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述工装信息的表达通过建立工装孪生模型，并将工装的实际几何尺寸信息，定位、装夹精度信息定义在工装孪生模型中。

7.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，装配工序模型是由三维装配工艺设计系统产生的，是本道装配工序完成后所形成的在制装配体所对应的三维模型。

8.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，装配工序孪生模型是以本道装配工序的在制装配体的物理实体为基础，通过数据采集，将物理空间中的在制装配体模型通过同步虚实映射，利用孪生数据在信息空间中对三维装配工序模型进行重构而形成三维模型。

9.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的装配精度仿真分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对装配工序模型的重构包括：

(21)按照装配车间本道工序零部件的实际装配顺序对装配工序模型结构树零部件节点顺序进行调整，使其能反映装配过程信息；

(22)对原先用理想尺寸产生的零件几何模型和装配体模型，利用实际的测量孪生数据驱动零件几何模型和装配体模型重新生成；

(23)加入本道装配工序所采用的工装夹具及其精度信息，即将工装孪生模型加入到装配工序模型中，通过以上处理，构建装配工序孪生模型，实现数字化虚拟环境下三维装配工序孪生模型与现实物理模型的深度融合。