[發明專利]一種船舶水火彎板的質量評價方法

有效

• 申請號: 201410609666.7
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104462646B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 程良倫;李婧瑤;徐金雄;冀海俊
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學;中船海洋與防務裝備股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06T7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及模式識別、計算機視覺技術領域，具體為一種船舶水火彎板的質量評價方法。

背景技術

水火彎板是利用鋼板先受熱然后冷卻，局部發生熱塑性收縮變形，將一塊平板或預彎曲面板加工成目標曲面板的工藝過程。水火彎板是船舶制造的關鍵工藝過程，各種船舶的外表面鋼板大部分是由復雜、不可展的曲面構成。當前國內外大部分造船廠仍然依靠木工手工制成的活絡卡、卡板、卡箱對被加工的彎板成型情況進行粗略判別，對未滿足成型要求的鋼板，如何對其進行再次加工，如何布置焰道軌跡以及設定焰道參數全由工人憑經驗決定，沒有一個定量的概念，工人經驗的參差不齊無法保證加工效率，進而船體外板的加工精度質量難以保證。因此，首要需要一種代替人工評價彎板質量的評價方法，來保證彎板的加工精度。

水火彎板具有面積大、變形分散、檢測板面高污染、曲度大等問題，這些都是對水火彎板加工工藝發展的阻力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提出一種水火彎板配準的相似性評價方法，是用于解決變形分散的問題，利用對特征點、肋骨線、曲面的分析，高效精確地評價出水火彎板的曲面變形質量，給水火彎板的專家系統提供有效的焰道推理依據，并極大地提高水火彎板專家系統的加工精度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種船舶水火彎板的質量評價方法，其特征在于，計算檢測板點云數據與目標板CAD模型配準的偏差云圖；在偏差云圖的基礎上求取兩個水火彎板三維數據在特征點的相似性、肋骨線的相似性以及曲面的相似性，以此作為水火彎板配準的評價標準；

其中計算檢測板點云數據與目標板CAD模型配準的偏差云圖的方法為：

找出匹配點，將匹配點平移至新坐標原點，通過該匹配點的肋骨線切線，使肋骨線切線垂直于x或y軸，再利用此時的法向量與z軸夾角，旋轉至法向量與z軸重合。該評價方法是一種表達直觀、且可以真實、全面反映水火彎板的配準評價方法。

更進一步的，檢測板與目標板的偏差在為了有更直觀整體的表示，需要建立z向誤差與顏色的映射，通過圖像不同顏色的像素值反映檢測成型曲面與目標曲面間的z向誤差，設置偏差云圖對匹配后的偏差數據進行顯示。

更進一步的，所述特征點的相似性的求取方式為：點成型百分率，是根據原始板與目標板各點之間的高度差，以及每次加工后檢測板與目標板各點之間的高度差來進行計算的，具體計算公式為：

式中，D為原始板與目標板在目標點處的高度差，d為加工后檢測板與目標板在目標點處的高度差。

更進一步的，所述肋骨線的相似性的求取方式為：肋骨線成型百分率，分為總體成型百分率和曲度成型百分率；

總體成型百分率用于反映肋骨線在整個曲面中的成型率，具體是根據肋骨線上各點的成型率以及各點之間的距離來進行計算，具體計算公式為：

式中，N+1為肋骨線上數據點的總數，P_i為第i點的點成型率，l_i為第i點和第i+1點之間的距離，L為肋骨線的總長度；

曲度成型百分率用于反映成型后的曲線與目標肋骨線的相似程度，具體計算公式與總體成型百分率相同，其中在計算曲線各點成型率時，要對曲線進行平移，使成型曲線和目標肋骨線最小值點對齊。

更進一步的，所述曲面的相似性的求取方式為：曲面成型百分率對曲面整體吻合程度進行評價，曲面成型百分率通過將曲面劃分成若干個小三角形，然后通過計算每個小三角形的平均成型百分率和所占比例來進行計算，具體計算公式為：

P_Δ＝(P₁+P₂+P₃)/3

式中，M為小三角形的總數，s_j為三角形的面積，S為曲面的總面積，P_Δ為每個小三角形的平均成型百分率，其值等于三角形三個頂點的成型百分率的平均值。