[發明專利]一種水火彎板橫縱曲率成型評價方法

有效

• 申請號: 201510325550.5
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN104930982B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 程良倫;徐金雄;李婧瑤;陳宜坤
• 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: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 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

本發明涉及船體外板加工領域，更具體地，涉及一種水火彎板橫縱曲率成型評價方法。

背景技術

水火彎板是指沿預定的加熱線用氧-乙炔烘炬對板材進行局部線狀加熱，并用水跟蹤冷卻(或讓其自然冷卻)，使板產生局部塑性變形，從而將板材彎成所要求的曲面形狀的一種彎板方法。有的國家稱為線狀加熱法。水火彎板是目前大多數船舶制造，鋼結構等重工企業彎制復雜曲度板和船體內部大型構件的主要工藝方法。

加工鋼板的成型檢測是水火彎板工藝過程中的一個重要環節，通過該環節可判斷當前的成型情況并為二次加工提高依據。目前該技術環節大多是通過工人利用活絡卡、卡板和卡箱，通過手工以及肉眼判斷的方式對加工鋼板的成型情況進行評價，存在評價主觀依賴性強、評價準確性差、費時費力且難以與自動控制系統進行信息化交流等問題。

針對這些問題，相關研究機構利用曲面的微分幾何特性，結合曲面匹配法和曲面輪廓誤差檢測法，提出了水火彎板加曲面成型檢測方法。雖然這種方法能客觀的描述當前加工曲面的成型情況，但沒有與水火彎板工藝相結合，不能為焰道軌跡的生成提供參考。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的評價主觀依賴性強、評價準確性差、費時費力且難以與自動控制系統進行信息化交流缺陷，提供一種水火彎板橫縱曲率成型評價方法，該方法評價準確性高、簡單易實時，能夠與自動控制系統進行信息化交流，并且能為焰道軌跡的生成提供參考。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種水火彎板橫縱曲率成型評價方法，所述方法包括以下步驟：

S1：獲取加工鋼板的3維輪廓數據；

S2：對加工鋼板的加工曲面進行網格化重構；

S3：在加工曲面的橫向和縱向上各提取多條特征曲線，在目標曲面的3維輪廓數據中提取與特征曲線位置相對應的參考曲線，其中曲面較長的邊所在方向定義為縱向，與之垂直的方向定義為橫向；

S4：分別計算每一條特征曲線和參考曲線上的各點的曲率，并計算加工曲面上每一條特征曲線的成型率，計算所有縱向特征曲線成型率的平均值和所有橫向特征曲線成型率的平均值，作為加工曲面的總體縱向成型率和總體橫向成型率。

在一種優選的方案中，步驟S1中，采用激光三維掃描儀對加工鋼板進行掃描，從而獲取加工鋼板的3維輪廓數據。激光三維掃描儀具有超高的掃描精度，能夠獲取精確的加工鋼板的3維輪廓數據。

在一種優選的方案中，步驟S1中，所述方法還包括：將加工鋼板的3維輪廓數據通過無線局域網傳輸到計算機。無線局域網數據傳輸能夠減少復雜的布線，數據的處理和計算在計算機端完成，計算所得的數據能夠與自動控制系統進行信息化交流。

在一種優選的方案中，步驟S2中，對加工曲面進行網格化重構具體包括以下步驟：

S2.1：去除噪聲數據；

S2.2：對加工鋼板的加工曲面進行網格化重構。

由于測量數據中存在了環境噪聲，而且測量數據可能是散亂的點云數據，因此要先去除噪聲數據，以確保計算結果的精確性。

在一種優選的方案中，步驟S3中，所述方法還包括：在加工曲面的橫向和縱向上等間距的各提取多條特征曲線。以提高計算結果的準確性和可靠性。

在一種優選的方案中，步驟S4中，計算加工曲面的總體縱向成型率和總體橫向成型率的方法具體包括以下步驟：

S4.1：分別計算每一條縱向特征曲線和縱向參考曲線上的各點的曲率，然后通過下式計算加工曲面上每一條縱向特征曲線的成型率：

其中RateYi表示加工曲面上第i條特征曲線的縱向成型率，C′j表示縱向特征曲線第j個離散點處的曲率，Cj表示參考曲線上第j個離散點處的曲率并與縱向特征曲線第j個離散點位置相對應，Ny表示縱向特征曲線的數量，My表示縱向特征曲線或參考曲線離散點的數量；

S4.2：求取所有縱向特征曲線成型率的平均值，作為加工曲面的總體縱向成型率RateY：

S4.3：分別計算每一條橫向特征曲線和橫向參考曲線上的各點的曲率，然后通過下式計算加工曲面上每一條橫向特征曲線的成型率：

其中RateXi表示加工曲面上第i條特征曲線的縱向成型率，D′j表示橫向特征曲線第j個離散點處的曲率，Dj表示參考曲線上第j個離散點處的曲率并與橫向特征曲線第j個離散點位置相對應，Nx表示橫向特征曲線的數量，Mx表示橫向特征曲線或參考曲線離散點的數量；