一種水火彎板橫縱曲率成型評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)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】
[0002] 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(shù)船舶制造，鋼結構等 重工企業(yè)彎制復雜曲度板和船體內部大型構件的主要工藝方法。
[0003] 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(huán)節(jié)，通過該環(huán)節(jié)可判斷 當前的成型情況并為二次加工提高依據(jù)。目前該技術環(huán)節(jié)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(tǒng)進行信息化交流等問題。
[0004] 針對這些問題，相關研宄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(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明為克服上述現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)進行信息化交流，并且能為焰道軌 跡的生成提供參考。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 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：
[0008]S1 :獲取加工鋼板的3維輪廓數(shù)據(jù)；
[0009] S2 :對加工鋼板的加工曲面進行網格化重構；
[0010] 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(shù) 據(jù)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；
[0011] 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局值和所有橫向特征曲線成型 率的平局值，作為加工曲面的總體縱向成型率和總體橫向成型率。
[0012] 在一種優(yōu)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)。
[0013] 在一種優(yōu)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(shù)據(jù)通 過無線局域網傳輸?shù)接嬎銠C。無線局域網數(shù)據(jù)傳輸能夠減少復雜的布線，數(shù)據(jù)的處理和計 算在計算機端完成，計算所得的數(shù)據(jù)能夠與自動控制系統(tǒng)進行信息化交流。
[0014] 在一種優(yōu)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：
[0015] S2. 1 :去除噪聲數(shù)據(jù)；
[0016] S2. 2 :對加工鋼板的加工曲面進行網格化重構的。
[0017] 由于測量數(shù)據(jù)中存在了環(huán)境噪聲，而且測量數(shù)據(jù)可能是散亂的點云數(shù)據(jù)，因此要 先去除噪聲數(shù)據(jù)，以確保計算結果的精確性。
[0018] 在一種優(yōu)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。
[0019] 在一種優(yōu)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：
[0020] 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：
[0022] 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(shù)量，My表示縱向特征曲線或參考曲線 離散點的數(shù)量；
[0023] S4. 2 :求取所有縱向特征曲線成型率的平局值，作為加工曲面的總體縱向成型率 RateY ：
[0025] 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：
[0027] 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(shù)量，Mx表示橫向特征曲線或參考曲線 離散點的數(shù)量；
[0028] S4. 4 :求取所有橫向特征曲線成型率的平局值，作為加工曲面的總體縱向成型率 RateX ：
[0030] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明技術方案的有益效果是：本發(fā)明水火彎板橫縱曲率成型 評價方法，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(shù)據(jù) 中提取與特征曲線位置相對應的參考曲線；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 局值和所有橫向特征曲線成型率的平局值，作為加工曲面的總體縱向成型率和總體橫向成 型率。通過本發(fā)明所述的方法，可以獲得當前加工曲面橫向曲率和縱向曲率的成型情況，該 方法評價準確性高、簡單易實時，能夠與自動控制系統(tǒng)進行信息化交流；同時，通過對比橫 縱曲率的成型情況，能為焰道軌跡的生成提供參考，指導機器或工人去加工成型率較低的 方向。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明水火彎板橫縱曲率成型評價方法的流程圖。
[0032] 圖2為加工曲面的示意圖。
【具體實施方式】
[0033] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0034] 為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品 的尺寸；
[0035] 對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解 的。
[0036] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。
[0037] 實施例1
[0038] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：
[0039] -種水火彎板橫縱曲率成型評價方法，如圖1所示，所述方法包括以下步驟：
[0040] S1 :獲取加工鋼板的3維輪廓數(shù)據(jù)；
[0041] S2 :對加工鋼板的加工曲面進行網格化重構；
[0042] 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(shù) 據(jù)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（Y 方向），與之垂直的方向定義為橫向（X方向）；如圖2所示，本實施例在橫向上提取了 7條 特征曲線，即圖2中加工曲面上的7條粗實線，然后在目標曲面的3維輪廓數(shù)據(jù)中提取與特 征曲線位置相對應的參考曲線；
[0043] 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局值和所有橫向特征曲線成型 率的平局值，作為加工曲面的總體縱向成型率和總體橫向成型率。
[0044] 在具體實施過程中，步驟S1中，采用激光三維掃描儀