【摘 要】
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随着新一代信息技术的快速发展与应用,全球制造业朝着数字化、网络化与智能化方向加速发展,智能制造也越发受到各国的重视。数字孪生作为实现智能制造的重要手段,是物理实体的数字化表达,其通过构筑物理世界和虚拟世界信息映射的桥梁,实现产品设计制造的虚实交互与迭代优化。汽车产业作为我国经济的支柱产业之一,其制造的智能化水平制约着我国汽车工业的发展,汽车的智能生产线是数字孪生技术和混合现实应用的重要场景之一。白
【基金项目】
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河南省科技攻关项目“基于数字孪生的白车身焊接生产线虚实联动关键技术研究与应用”（212102210074）; 企业横向项目“超柔性白车身智能焊接生产线设计与仿真”（JDG20180148）
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随着新一代信息技术的快速发展与应用,全球制造业朝着数字化、网络化与智能化方向加速发展,智能制造也越发受到各国的重视。数字孪生作为实现智能制造的重要手段,是物理实体的数字化表达,其通过构筑物理世界和虚拟世界信息映射的桥梁,实现产品设计制造的虚实交互与迭代优化。汽车产业作为我国经济的支柱产业之一,其制造的智能化水平制约着我国汽车工业的发展,汽车的智能生产线是数字孪生技术和混合现实应用的重要场景之一。白车身板件是构成整车的核心部件,板件焊接物料完备性是影响白车身焊接效率和质量的重要因素之一。板件焊接完备性是指:某些特定板件在与其他板件焊接成部件前,需要在特定孔位上焊装螺栓、螺母、定位销等物料,当物料没有缺失时,板件焊接完备。本文以白车身板件为对象,将数字孪生技术应用于板件的焊接完备性检测与配置,有效提升白车身的焊接效率和质量。（1）构建了基于数字孪生的白车身板件焊接完备性检测与配置框架。以白车身板件为对象,研究了目标检测算法和混合现实技术,提出了白车身板件焊接完备性检测与配置框架,分析了框架中各部分的功能与层级间的关系。（2）提出了基于改进的Yolov4板件焊接完备性检测方法。针对板件焊接完备性检测问题,改进了Yolov4目标检测算法,构建了白车身板件焊接物料数据集,对神经网络模型进行训练,对板件的焊接物料完备性进行精准检测。（3）提出了基于数字孪生和混合现实的板件焊接完备性配置方法。针对缺陷板件的焊接完备性修复的问题,构建了白车身板件数字孪生知识库;通过基于Vuforia虚实注册方法实现板件的虚实融合,生成修复方案。（4）开发了板件焊接完备性检测与配置系统。搭建了Holo Lens2和Unity3d开发环境;构建了人机交互与数据传输功能;以白车身板件前围板部件为实验对象,验证了板件焊接完备性检测、配置和异常信息上报等功能模块的可行性;通过对比分析,验证了本文系统技术的有效性与合理性。
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