[发明专利]一种水火弯板横纵曲率成型评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及船体外板加工领域，更具体地，涉及一种水火弯板横纵曲率成型评价方法。

背景技术

水火弯板是指沿预定的加热线用氧-乙炔烘炬对板材进行局部线状加热，并用水跟踪冷却(或让其自然冷却)，使板产生局部塑性变形，从而将板材弯成所要求的曲面形状的一种弯板方法。有的国家称为线状加热法。水火弯板是目前大多数船舶制造，钢结构等重工企业弯制复杂曲度板和船体内部大型构件的主要工艺方法。

加工钢板的成型检测是水火弯板工艺过程中的一个重要环节，通过该环节可判断当前的成型情况并为二次加工提高依据。目前该技术环节大多是通过工人利用活络卡、卡板和卡箱，通过手工以及肉眼判断的方式对加工钢板的成型情况进行评价，存在评价主观依赖性强、评价准确性差、费时费力且难以与自动控制系统进行信息化交流等问题。

针对这些问题，相关研究机构利用曲面的微分几何特性，结合曲面匹配法和曲面轮廓误差检测法，提出了水火弯板加曲面成型检测方法。虽然这种方法能客观的描述当前加工曲面的成型情况，但没有与水火弯板工艺相结合，不能为焰道轨迹的生成提供参考。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的评价主观依赖性强、评价准确性差、费时费力且难以与自动控制系统进行信息化交流缺陷，提供一种水火弯板横纵曲率成型评价方法，该方法评价准确性高、简单易实时，能够与自动控制系统进行信息化交流，并且能为焰道轨迹的生成提供参考。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种水火弯板横纵曲率成型评价方法，所述方法包括以下步骤：

S1：获取加工钢板的3维轮廓数据；

S2：对加工钢板的加工曲面进行网格化重构；

S3：在加工曲面的横向和纵向上各提取多条特征曲线，在目标曲面的3维轮廓数据中提取与特征曲线位置相对应的参考曲线，其中曲面较长的边所在方向定义为纵向，与之垂直的方向定义为横向；

S4：分别计算每一条特征曲线和参考曲线上的各点的曲率，并计算加工曲面上每一条特征曲线的成型率，计算所有纵向特征曲线成型率的平均值和所有横向特征曲线成型率的平均值，作为加工曲面的总体纵向成型率和总体横向成型率。

在一种优选的方案中，步骤S1中，采用激光三维扫描仪对加工钢板进行扫描，从而获取加工钢板的3维轮廓数据。激光三维扫描仪具有超高的扫描精度，能够获取精确的加工钢板的3维轮廓数据。

在一种优选的方案中，步骤S1中，所述方法还包括：将加工钢板的3维轮廓数据通过无线局域网传输到计算机。无线局域网数据传输能够减少复杂的布线，数据的处理和计算在计算机端完成，计算所得的数据能够与自动控制系统进行信息化交流。

在一种优选的方案中，步骤S2中，对加工曲面进行网格化重构具体包括以下步骤：

S2.1：去除噪声数据；

S2.2：对加工钢板的加工曲面进行网格化重构。

由于测量数据中存在了环境噪声，而且测量数据可能是散乱的点云数据，因此要先去除噪声数据，以确保计算结果的精确性。

在一种优选的方案中，步骤S3中，所述方法还包括：在加工曲面的横向和纵向上等间距的各提取多条特征曲线。以提高计算结果的准确性和可靠性。

在一种优选的方案中，步骤S4中，计算加工曲面的总体纵向成型率和总体横向成型率的方法具体包括以下步骤：

S4.1：分别计算每一条纵向特征曲线和纵向参考曲线上的各点的曲率，然后通过下式计算加工曲面上每一条纵向特征曲线的成型率：

其中RateYi表示加工曲面上第i条特征曲线的纵向成型率，C′j表示纵向特征曲线第j个离散点处的曲率，Cj表示参考曲线上第j个离散点处的曲率并与纵向特征曲线第j个离散点位置相对应，Ny表示纵向特征曲线的数量，My表示纵向特征曲线或参考曲线离散点的数量；

S4.2：求取所有纵向特征曲线成型率的平均值，作为加工曲面的总体纵向成型率RateY：

S4.3：分别计算每一条横向特征曲线和横向参考曲线上的各点的曲率，然后通过下式计算加工曲面上每一条横向特征曲线的成型率：

其中RateXi表示加工曲面上第i条特征曲线的纵向成型率，D′j表示横向特征曲线第j个离散点处的曲率，Dj表示参考曲线上第j个离散点处的曲率并与横向特征曲线第j个离散点位置相对应，Nx表示横向特征曲线的数量，Mx表示横向特征曲线或参考曲线离散点的数量；