[发明专利]一种船体帆型外板倒三角形成形自动加热方法

摘要

本发明提出一种船体帆型外板倒三角形成形自动加工方法，其技术特点主要包括以下几个步骤：1、获取帆型板中轴线位置，提取倒三角形加热起点；2、确定倒三角形加热区域；3、计算加热火枪在x，y，z三个方向上的速度分量，使得加热枪头以螺旋方式加工。本发明提供的倒三角形加热方法，解决了现有的人工加热板面受热不均匀，受工人经验的主观情况影响性大、效率低下的问题，实现水火弯板的全自动化加热生产，保证水火弯板的板面均匀受热，提高效率，并且保证了烧制的水火弯板的质量，提高产能，在实际的生产过程中具有一定的实用意义。

主权项

1.一种船体帆型外板倒三角形加热方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤1：使用3D激光器扫描船体帆型外板，获取船体帆型外板的三维曲面信息，计算出中轴线位置及长度，确定倒三角形加热的顶点位置；步骤2：确定船体帆型外板加热的局部倒三角形区域，计算出加热的倒三角形底边长度，以及倒三角形的高；步骤3：计算加工的火枪枪头在x，y，z方向的速度分量，确保加工的火枪焰道不超出已确定的倒三角型加工区域；其中，步骤1中所述的获取船体帆型外板的三维曲面信息，计算出中轴线位置及长度，包括以下几个步骤：步骤1.1：确定船体帆型外板的高H，以及它的曲率σ；步骤1.2：切割中轴线，确定船体帆型外板中倒三角形加工顶点个数及其坐标V(x，y，z)，从而计算出加工的倒三角形区域数和加工的起点位置，切割规则如下：其中v_n表示顶点个数，C为三角形底边长度，k为中轴线长度，顶点位置为初始加工起点位置，表示向下取整；步骤2中，确定倒三角形加工区域，包含以下几个步骤：步骤2.1：确定倒三角型底边长度，按照加工工艺要求，底边长度为四倍的船体帆型外板厚度d，即底边长度为C＝4d；步骤2.2：计算加工倒三角形区域内三角形的高，即倒三角形加热区域中心线，过顶点V(x_i，y_i，z_i)，作垂直于中轴线的线段，可得到三角形中心线，由三角形的底边和中心线可作出一个等腰三角形，从而确定加工的倒三角形区域；由于船体帆型外板是一个立体曲面，则加工的倒三角形高即为三角形的弧长S；L²＝r²+r²‑2×r×r×cosθ其中L为船体帆型外板中轴线与曲面顶点之间的直线段，即为弧面的弦长，r为弧所在的圆的半径，θ表示半个弧面对应的圆心角度；步骤3中，计算加工的火枪枪头在x，y，z方向的速度分量包含以下几个步骤：步骤3.1：以弧长S为加工倒三角形高，底边边长为4d，在平面上构建一个三角形模型；步骤3.2：火枪枪头运动轨迹为多个椭圆形叠加形成的螺旋轨迹，单个椭圆短轴长为2Φ，第i个椭圆的短半轴长为a_i，长半轴长为b_i，火枪在倒三角形区域内的每一点加工时间相同，满足：a＝Φ其中Φ为焰道的宽度，V_xi表示第i个椭圆在短半轴方向速度分量，V_y表示每一个椭圆在长半轴方向的速度分量，由于a＝a₁＝a₂＝a₃＝…＝a_n，b₁＜b₂＜b₃＜…＜b_n，因此在短半轴方向的速度分量保持不变，长半轴方向分量速度依次递减，使得加热的每一点受热均匀；在中，t₁,t₂,...,t_n分别表示火枪枪头在第i个椭圆短半轴上的移动时间，i＝1,2,...,n；在中，t₁,t₂,...,t_n分别表示火枪枪头在第i个椭圆长半轴上的移动时间，i＝1,2,...,n；步骤3.3：在船体帆型外板曲面上，将弧长S分割成等大小的小段弧长s＝a，计算每一小段在垂直高度上上升的距离h；h_i+h_i‑1＝r‑r×cosθ_i，h₀＝0，i∈N^*其中θ_i为弧长i×s_i所对应的角度，h_i为相应弧长在垂直方向上上升的相对高度，V_z为火枪枪头在z轴方向上的速度分量。