一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置，用于解决加热火枪和加工弯板之间的垂直度难以保持的技术问题。本发明专利技术实施例方法包括：从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标；以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点；根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量；根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角；根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX方向转动，根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪在RZ方向转动。

【技术实现步骤摘要】
一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置
本专利技术涉及船体复杂外板自动加工领域，尤其涉及一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置。
技术介绍
船体复杂外板，又称水火弯板，它利用金属受热发生形变的特性，对金属面板进行高温加热，使之发生形变之后，加水冷却形成整体的弯曲的加工工艺流程。在目前的水火弯板加工成型工艺中，普遍使用人工操作的方式，自动化程度比较低，而且这种方法费时费力，需要具有2-3年加工经验的工人才能很好把握加热形变程度。在使用水火弯板自动化加工时，加热火枪常常会因为加工弯板受热形变过大，曲率较为弯曲，使得加热火枪有可能会与加工弯板发生碰撞，为保护加热装置和保证弯板受热均匀，需要确保加热火枪和加工弯板之间的垂直。因此，加热火枪和加工弯板之间的垂直度难以保持是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置，用于解决加热火枪和加工弯板之间的垂直度难以保持的技术问题。本专利技术实施例提供一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，包括：从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标；以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点；根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量；根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角；根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX方向转动，根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪在RZ方向转动。优选地，所述从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标具体包括：使用3D激光扫描仪获取加工外板点云数据；根据所述点云数据规划出加工焰道；从所述加工焰道中获取加工点坐标。优选地，所述以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点具体包括：以所述加工点坐标为中心，以预选取的一个半径R为扫描半径，以垂直于水平面向上为正方向建立正半球体；计算所述正半球体与所述加工外板的交集并从所述交集中选取至少3个锚点。优选地，所述根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量具体包括：以所述加工点坐标为起点，以所述至少3个锚点的坐标为终点，计算至少3个向量；以每相邻两向量组成一个平面，计算相对应的多个平面法向量；将计算得出的每一个平面的法向量进行加和，并取均值，求出加工点实际的目标法向量；优选地，所述根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角具体包括：将所述目标法向量向xy平面投影，得到投影向量；计算所述投影向量与坐标轴Y轴之间的夹角β作为RZ方向的空间方位角，计算所述投影向量与所述目标法向量之间的夹角θ作为RX方向的空间方位角。优选地，所述根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX方向转动，根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪在RZ方向转动具体包括：通过船体复杂外板加工火枪头垂直度保持装置上的RX轴电机根据所述RX方向的空间方位角控制所述加热火枪转动；通过船体复杂外板加工火枪头垂直度保持装置上的RZ轴电机根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪转动。优选地，所述至少3个锚点具体为8个锚点。本专利技术实施例提供一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持装置，基于上述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法进行运作，包括：处理器、RX轴电机、RZ轴电机和加热火枪；所述处理器与所述RX轴电机、所述RZ轴电机连接；所述加热火枪固定于所述RX轴电机上；所述加热火枪与所述RX轴电机组合后固定于所述RZ轴电机上；所述RZ轴电机设置于一固定位置；所述处理器包括加工点坐标获取模块、锚点确定模块、目标法向量模块、空间方位角计算模块和控制模块；加工点坐标获取模块，用于从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标；锚点确定模块，用于以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点；目标法向量模块，用于根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量；空间方位角计算模块，用于根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角；控制模块，用于根据所述RX方向的空间方位角发送控制所述加热火枪在RX方向转动的第一控制信号，根据所述RZ方向的空间方位角发送控制所述加热火枪在RZ方向转动的第二控制信号；所述RX轴电机，用于根据所述第一控制信号控制所述加热火枪在RX方向转动；所述RZ轴电机，用于根据所述第二控制信号控制所述加热火枪在RZ方向转动。优选地，所述加工点坐标获取模块包括：3D激光扫描仪，用于获取加工外板点云数据；加工焰道子单元，用于根据所述点云数据规划出加工焰道；加工点子单元，用于从所述加工焰道中获取加工点坐标。优选地，所述锚点确定模块包括：正半球子单元，用于以所述加工点坐标为中心，以预选取的一个半径R为扫描半径，以垂直于水平面向上为正方向建立正半球体；锚点子单元，用于计算所述正半球体与所述加工外板的交集并从所述交集中选取至少3个锚点。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法根据点云数据通过至少3个锚点计算出加工点的法向量，从而根据法向量控制加热火枪转动，使得加热火枪在船体复杂外板成型自动加工过程中始终保持加热火枪与加工外板之间的垂直，解决了加热火枪和加工弯板之间的垂直度难以保持的技术问题。此外，采用至少3个锚点对法向量进行计算，在加工外板上选取至少3个锚点，避免了对整个加工外板的计算，使得计算方法更加简单，降低了计算成本，加快了计算速度，从而让加热火枪能够更加迅速地转动，能够更加准确迅速地保持加热火枪与加工外板之间的垂直。此外，本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持装置配置了电机、加热火枪和用于自动化计算的各种模块，结合本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法通过各种模块进行执行，控制电机转动，从而使得加热火枪在船体复杂外板成型自动加工过程中始终保持加热火枪与加工外板之间的垂直，保护加热火枪同时使得加工外板受热均匀。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法的一个实施例的示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法的另一个实施例的示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持装置的一个实施例的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法的另一个实施例的采用八个锚点计算加工点法向量的示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法的另一个实施例的法向量在RX，RZ两个角度方向的偏量计算示意图。其中，附图标记如下：1、RX轴电机；2、RZ轴电机；3、加热火枪。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法及装置，用于解决加热火枪和加工弯板之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，包括：从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标；以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点；根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量；根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角；根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX方向转动，根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪在RZ方向转动。

【技术特征摘要】
1.一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，包括：从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标；以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点；根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量；根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角；根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX方向转动，根据所述RZ方向的空间方位角控制所述加热火枪在RZ方向转动。2.根据权利要求1所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述从获取的加工外板的点云数据中提取加工点坐标具体包括：使用3D激光扫描仪获取加工外板点云数据；根据所述点云数据规划出加工焰道；从所述加工焰道中获取加工点坐标。3.根据权利要求1所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述以所述加工点坐标为中心扫描出与所述加工点固定距离的所述加工外板上的至少3个锚点具体包括：以所述加工点坐标为中心，以预选取的一个半径R为扫描半径，以垂直于水平面向上为正方向建立正半球体；计算所述正半球体与所述加工外板的交集并从所述交集中选取至少3个锚点。4.根据权利要求1所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述根据所述锚点计算所述加工外板在所述加工点坐标上的目标法向量具体包括：以所述加工点坐标为起点，以所述至少3个锚点的坐标为终点，计算至少3个向量；以每相邻两向量组成一个平面，计算相对应的多个平面法向量；将计算得出的每一个平面法向量进行加和，并取均值，求出加工点实际的目标法向量。5.根据权利要求1所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述根据所述目标法向量计算出RX方向的空间方位角和RZ方向的空间方位角具体包括：将所述目标法向量向xy平面投影，得到投影向量；计算所述投影向量与坐标轴Y轴之间的夹角β作为RZ方向的空间方位角，计算所述投影向量与所述目标法向量之间的夹角θ作为RX方向的空间方位角。6.根据权利要求4所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述至少3个锚点具体为8个锚点。7.根据权利要求1所述的一种船体复杂外板加工火枪头垂直度保持方法，其特征在于，所述根据所述RX方向的空间方位角控制加热火枪在RX...

【专利技术属性】
技术研发人员：程良伦，林嘉华，徐金雄，王涛，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44