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基于数字孪生的白车身板件焊接完备性检测与配置方法研究
| 论文题名： | 基于数字孪生的白车身板件焊接完备性检测与配置方法研究 |
| 关键词： | 白车身板件;焊接物料;完备性检测;完备性配置;数字孪生;混合现实 |
| 摘要： | 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HoloLens2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。 |
| 作者： | 李兵 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 李浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州轻工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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