一种船体外板的焰道轨迹生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种船体外板的焰道轨迹生成方法及装置，该方法包括：对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线；将每条肋骨线投影到二维平面，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列；获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点；将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹；本发明专利技术通过在计算机中完全模拟工人的焰道推理流程，无需复杂的数学模型和算法即可实现焰道轨迹的推理；并且能够根据船体外板的目标曲面的如帆型、鞍型和扭曲型等复杂的板型，进行对应的焰道轨迹规划，增强了适用性。

【技术实现步骤摘要】
一种船体外板的焰道轨迹生成方法及装置
本专利技术涉及船体外板加工领域，特别涉及一种船体外板的焰道轨迹生成方法及装置。
技术介绍
在船厂中，对于复杂的船体外板一般是通过水火弯板这种热加工工艺来实现成型加工，但这种加工工艺每次实施后所产生的形变量与板厚、焰道轨迹(加热路径)的分布、燃气类型、气体流量、加热速度和冷却方式等多个因数相关，难以建立形变量与加工参数之间的数学模型。因此，目前对于复杂的船体外板的加工，仍依靠有经验的工人凭经验手工来实施，存在加工效率低、质量不稳等问题。所以如何利用计算机技术，实现船体复杂外板的自动化成形加工，已成为各大船厂研究的重要课题之一。现有技术中，要实现复杂的船体外板的自动化加工，其核心是如何解决的水火弯板加工时焰道轨迹的规划问题，以及加热时加热参数的制定问题。其中对于加热参数的制定问题，已有不少研究机构通过有限元分析和实验测试方式较好的解决这一问题。然而对于焰道轨迹的规划问题，虽然已提出不少方法如曲面展开、支持向量机和角变形等，但这些方法都存在一定的局限性无法适用于实际的船体外板加工中。因此，如何能够把握最基本的水火弯板生产现场操作经验，将经验工人的加工工程过程变成计算机可计算和可操作的流程，实现复杂的船体外板的自动化加工，是现今急需解决的问题
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种船体外板的焰道轨迹生成方法及装置，以分析经验工人对船体复杂外板加工时的每一个工艺环节作为基础，通过计算机模拟各个加工环节，实现复杂的船体外板的焰道轨迹的自动规划。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种船体外板的焰道轨迹生成方法，包括：对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线；其中，肋骨线为加工曲面和目标曲面上同一行或同一列的网格点数据构成的线段；将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列；根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点；将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹。可选的，所述对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线，包括：在船体外板的加工曲面和目标曲面的边界上生成预设数量的等分点；根据等分点对加工曲面和目标曲面进行网格划分，获取网格点数据；提取加工曲面和目标曲面同一行的网格点数据，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线。可选的，所述将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列，包括：将肋骨线的起点投影到二维平面的(0,0)点；根据肋骨线的第二点到起点的距离L2,将肋骨线的第二点投影到二维平面的(L2,0)点；根据将肋骨线的其余点投影到二维平面的(ui,wi)点，获取肋骨线对应的肋骨线投影曲线；其中，i和j均为相等的大于等于3的正整数，(ui-1,wi-1)为肋骨线投影曲线上的上一个投影点的投影坐标，Li为肋骨线的第i个点与第i-1个点的空间距离，θj为角度偏移量，(xj,yj,zj)和(xj-2,yj-2,zj-2)分别为肋骨线上的第j个点和第j-2个点的三维坐标；对肋骨线对应的肋骨线投影曲线进行局部多项式拟合，并对获取的参数方程求偏导，获取肋骨线投影曲线上每个投影点的切线斜率；以肋骨线投影曲线上的投影点和切线斜率为特征值，生成特征值序列{(x1,y1,k1),(x2,y2,k2),…,(xn,yn,kn)}；其中，k1为肋骨线投影曲线上的第一个投影点的切线斜率，n为肋骨线投影曲线上的投影点的数量。可选的，所述根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点，包括：分别以加工曲面和目标曲面各自相同行的肋骨线对应的肋骨线投影曲线的第一个投影点作为参考点，将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配；判断两个参考点之间的距离是否大于阈值；若是，则当前投影点确定为焰道关键点，并将当前投影点作为参考点，执行所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配的步骤；若否，则执行所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配的步骤。可选的，所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹，包括：将加工曲面的全部行方向的肋骨线对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面；沿列方向将相邻的焰道关键点连接起来形成初始焰道轨迹；根据目标曲面的板型对初始焰道轨迹进行修正，获取焰道轨迹。此外，本专利技术还提供了一种船体外板的焰道轨迹生成装置，包括：肋骨线提取模块，用于对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线；其中，肋骨线为加工曲面和目标曲面上同一行或同一列的网格点数据构成的线段；投影模块，用于将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列；焰道关键点获取模块，用于根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点；焰道轨迹生成模块，用于将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹。可选的，所述肋骨线提取模块，包括：等分子模块，用于在船体外板的加工曲面和目标曲面的边界上生成预设数量的等分点；网格划分子模块，用于根据等分点对加工曲面和目标曲面进行网格划分，获取网格点数据；提取子模块，用于提取加工曲面和目标曲面同一行的网格点数据，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线。可选的，所述投影模块，包括：第一投影子模块，用于将肋骨线的起点投影到二维平面的(0,0)点；第二投影子模块，用于根据肋骨线的第二点到起点的距离L2,将肋骨线的第二点投影到二维平面的(L2,0)点；第三投影子模块，用于根据将肋骨线的其余点投影到二维平面的(ui,wi)点，获取肋骨线对应的肋骨线投影曲线；其中，i和j均为相等的大于等于3的正整数，(ui-1,wi-1)为肋骨线投影曲线上的上一个投影点的投影坐标，Li为肋骨线的第i个点与第i-1个点的空间距离，θj为角度偏移量，(xj,yj,zj)和(xj-2,yj-2,zj-2)分别为肋骨线上的第j个点和第j-2个点的三维坐标；切线斜率获取子模块，用于对肋骨线对应的肋骨线投影曲线进行局部多项式拟合，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，包括：对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线；其中，肋骨线为加工曲面和目标曲面上同一行或同一列的网格点数据构成的线段；将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列；根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点；将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，包括：对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线；其中，肋骨线为加工曲面和目标曲面上同一行或同一列的网格点数据构成的线段；将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列；根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点；将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹。2.根据权利要求1所述的船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，所述对船体外板的加工曲面和目标曲面进行肋骨线提取，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线，包括：在船体外板的加工曲面和目标曲面的边界上生成预设数量的等分点；根据等分点对加工曲面和目标曲面进行网格划分，获取网格点数据；提取加工曲面和目标曲面同一行的网格点数据，获取加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线。3.根据权利要求2所述的船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，所述将每条肋骨线投影到二维平面，以每条肋骨线各自对应的肋骨线投影曲线的上的投影点和切线斜率为特征值，获取每条肋骨线投影曲线的特征值序列，包括：将肋骨线的起点投影到二维平面的(0,0)点；根据肋骨线的第二点到起点的距离L2,将肋骨线的第二点投影到二维平面的(L2,0)点；根据将肋骨线的其余点投影到二维平面的(ui,wi)点，获取肋骨线对应的肋骨线投影曲线；其中，i和j均为相等的大于等于3的正整数，(ui-1,wi-1)为肋骨线投影曲线上的上一个投影点的投影坐标，Li为肋骨线的第i个点与第i-1个点的空间距离，θj为角度偏移量，(xj,yj,zj)和(xj-2,yj-2,zj-2)分别为肋骨线上的第j个点和第j-2个点的三维坐标；对肋骨线对应的肋骨线投影曲线进行局部多项式拟合，并对获取的参数方程求偏导，获取肋骨线投影曲线上每个投影点的切线斜率；以肋骨线投影曲线上的投影点和切线斜率为特征值，生成特征值序列{(x1,y1,k1),(x2,y2,k2),…,(xn,yn,kn)}；其中，k1为肋骨线投影曲线上的第一个投影点的切线斜率，n为肋骨线投影曲线上的投影点的数量。4.根据权利要求3所述的船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，所述根据加工曲面和目标曲面各自对应的肋骨线投影曲线的特征值序列，获取加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点，包括：分别以加工曲面和目标曲面各自相同行的肋骨线对应的肋骨线投影曲线的第一个投影点作为参考点，将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配；判断两个参考点之间的距离是否大于阈值；若是，则当前投影点确定为焰道关键点，并将当前投影点作为参考点，执行所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配的步骤；若否，则执行所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线的下一个投影点作为当前投影点，对加工曲面对应的肋骨线投影曲线进行旋转和平移，使当前投影点与相同行的目标曲面对应的肋骨线投影曲线的对应投影点相匹配的步骤。5.根据权利要求3所述的船体外板的焰道轨迹生成方法，其特征在于，所述将加工曲面对应的肋骨线投影曲线上的焰道关键点逆投影到加工曲面，并根据加工曲面的肋骨线提取方式和目标曲面的板型，生成船体外板的焰道轨迹，包括：将加工曲面的全部行...

【专利技术属性】
技术研发人员：程良伦，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