[发明专利]一种基于数字孪生的复杂产品装配过程精准修配方法及其运行系统

权利要求书

1.一种基于数字孪生的复杂产品装配过程精准修配方法，其特征在于，所述的复杂产品装配过程精准修配方法包括以下步骤：

（1）零件数字孪生模型构建

从计算机辅助设计系统当中获取零件设计CAD模型以及产品装配体设计CAD模型，并基于产品装配过程中的关键装配工序，对零件的装配配合区域进行特征识别与划分，并对物理装配现场的实际零件装配配合表面进行实测数据采集、处理与表达，将具备实测孪生数据的零件装配配合表面与零件设计CAD模型进行配准，生成融合实际测量信息的零件数字孪生模型；

（2）产品装配数字孪生模型生成

从三维装配工艺设计系统当中获取规划好的装配顺序、装配方向以及装配路径，在此基础上，根据产品装配定位约束要求，对零件数字孪生模型进行装配约束关系更新与相对定位求解，实现零件数字孪生模型之间的装配特征定位约束，直至完成产品的完整装配，从而生成融合零件实际测量信息与产品装配体设计CAD模型的产品装配数字孪生模型；

（3）预装配仿真分析与碰撞干涉检查计算

将生成的产品装配数字孪生模型导入预装配仿真分析与碰撞干涉检查计算集成软件模块中，依据步骤（2）中获取的装配顺序、装配方向与装配路径，对产品装配数字孪生模型进行预装配仿真分析，实现零件数字孪生模型在装配过程中的碰撞干涉检查计算，记录零件装配过程中装配配合区域的碰撞干涉检查结果；

（4）装配过程在线修配与精准控制

根据预装配仿真分析与碰撞干涉检查计算结果，在保证产品装配目标几何尺寸精度的基础上，计算获得零件数字孪生模型碰撞干涉处需要修配的区域位置信息以及最小修配量，并最终生成对应的零件修配方案，该修配方案能够反馈至物理装配现场，实现复杂产品装配过程的在线精准修配与智能闭环控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配过程精准修配方法，其特征在于，所述步骤（1）中，产品装配过程中的关键装配工序为包含有影响装配质量的关键装配特征的装配工序，或包含有装配基准定位、装夹、偏差要求内容的装配工序，其中，关键装配特征为影响本道装配工序装配质量的零件间几何约束关系的配合特征对。

3.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配过程精准修配方法，其特征在于，所述步骤（1）中，对零件实测数据采集、处理与表达包括以下步骤：

（11）通过数字化测量设备和分析系统对物理装配现场的关键装配工序的实际零件装配配合表面进行实测点云数据采集；

（12）对原始实测点云数据采用多视点云对齐、误差点剔除、点云滤波、数据精简的分析流程对其进行预处理，得到预处理后的实际零件装配配合表面的实测点云数据，从而获取关键装配特征表面的实测点云孪生数据；

（13）经由实测点云孪生数据提取得到实际零件装配配合表面的关键装配特征信息，并将步骤（12）中的实测点云孪生数据配准至零件设计CAD模型上；

（14）采用三角化网格算法构建基于实测点云数据的网格模型，在此基础上重构生成得到实际零件装配配合表面模型，从而实现零件关键装配特征表面的模型表达。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的复杂产品装配过程精准修配方法，其特征在于，所述步骤（2）中，对零件数字孪生模型之间的装配特征定位约束求解包括以下步骤：

（21）从计算机辅助设计系统当中获取理想产品装配定位约束信息，所述理想产品装配定位约束信息包括零件对象信息、几何基元信息、装配配合类型信息、装配顺序及方向信息；

（22）依据步骤（21）中的理想产品装配定位约束信息，能够得到零件数字孪生模型的装配配合表面的实测几何基元要素信息，并将理想零件设计CAD模型的装配配合表面的几何基元要素映射更新为实测几何基元要素；

（23）驱动零件数字孪生模型在更新后的实测几何基元定位约束作用下进行相对定位求解，实现在数字化虚拟装配环境下零件数字孪生模型之间的装配特征定位约束。