【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船体曲面，特别是涉及一种船体曲面板加工方法。
技术介绍
1、在实际的造船工程中，目前船体曲面板的成形方式主要有两种：一种是延展成形，另一种是收缩成形。延展成形是指通过机械滚压或者冷压的方式在加工的过程中使船体曲面的面积产生延展，曲面发生伸长变形；收缩成形是指通过水火弯板的原理，在曲面板加工的过程中采用加热和冷却的方式使曲面发生弹塑性变形，使其在纵向发生收缩变形。但是不管采用什么方法加工船体曲面板，都需要依据展开的船体曲面板进行操作，作为整个船体外板加工的第一步，对于实际的工程具有十分重要的作用，在实际生活中，船体曲面板大多是复杂的曲面，这些曲面中只有一小部分是可展开的曲面，大部分是不可展曲面，这些不可展曲面的展开常常存在展开困难，精度差等问题，这些问题一直是无余量造船的阻碍。
2、目前采用手工放样或者采用计算机模拟的方式进行船体曲面的展开，采用这些方法形成的曲面展开图都会存在不少余量，这会影响后续船板的加工效率以及精度。因此，如何精确有效率地展开船体曲面，实现无余量造船，具有重要的实际工程意义，是当前迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、专利技术目的：为解决现有船体曲面展开方式存在展开困难、展开精度差、影响后续船板的加工效率以及精度的问题，本专利技术提出了一种船体曲面板加工方法，该方法可有效解决船舶曲面展开过程中效率低、精度差、存在余量等问题，可计算出展开后曲面准确的形状与大小，可大大减少余量，提高船体曲面板加工的精度以及效率，有利于实现船体曲面板的自动
2、技术方案：一种船体曲面板加工方法，包括以下步骤：
3、步骤1：利用最小二乘拟合方法，得到待加工船体曲面板上各空间点对应的映射点，连接映射点，生成光滑曲面；
4、步骤2：采用dijkstra算法，在光滑曲面上确定待加工船体曲面板的测地线；
5、步骤3：将测地线进行展开，得到测地线展开图；
6、步骤4：将光滑曲面上的中间肋骨线进行展开，得到中间肋骨线展开图；
7、步骤5：基于测地线展开图和中间肋骨线展开图，得到待加工船体曲面板的展开图；
8、步骤6：基于待加工船体曲面板的展开图，实现船体曲面板的加工。
9、进一步的，所述的利用最小二乘拟合方法，得到待加工船体曲面板上各空间点对应的映射点，连接映射点，生成光滑曲面，具体包括：
10、假设存在一组点云数据(xi,yi),i＝0,1,…,m，定义一个多项式pn(x)＝a0+a1x+…+anxn，n＜m，去贴合这组点云数据；
11、定义误差函数为：
12、
13、式中，a0,a1,…,an表示常数对；
14、求s关于a0,a1,…,an的偏导数并令偏导为0求得：
15、
16、令
17、得到以下方程组：
18、
19、求取该方程组内a0,a1,…,an的唯一解，使该方程组可以取得极小值，利用唯一解a0,a1,…,an确定最小二乘拟合多项式pn(x)＝a0+a1x+…+anxn；
20、通过最小二乘拟合多项式pn(x)＝a0+a1x+…+anxn，生成光滑曲面。
21、进一步的，所述的采用dijkstra算法，在光滑曲面上确定待加工船体曲面板的测地线，具体包括：
22、s10：对光滑曲面上的点云数据进行单元网格剖分，确定有效区域，对所有有效区域进行编号，规定测地线的起点所在的有效区域为p0，测地线的终点所在的有效区域为p1；
23、s20：将所有有效区域定义为无向图上的端点，连接相邻的端点，形成一条条边，构成无向图；
24、s30：采用dijkstra算法在无向图中计算得到p0到p1的最短路径；
25、s40：在最短路径上对端点进行采样，得到一个关于最短路径的有效端点序列，连接有效端点序列中的每个端点，得到待加工船体曲面板的测地线。
26、进一步的，所述的对光滑曲面上的点云数据进行单元网格剖分，确定有效区域，具体包括：
27、采用分别垂直于x,y,z坐标轴的三组平面对生成的光滑曲面进行分解，得到多个长方体区域；
28、将含有点云数据的长方体区域称为有效区域。
29、进一步的，所述的将测地线进行展开，得到测地线展开图，具体包括：
30、在平面上将一条线段定义为展开图上的测地线，从该线段的中点往左侧取值为最大肋骨弯度的点，把该点作为展开图上中间肋骨线与测地线的交点；
31、以该交点为基准，把测地线上所有肋骨线的肋骨弯度对应的长度转录到平面上的测地线上，得到测地线展开图。
32、进一步的，对于任意一肋骨线，该肋骨线和过其弦线的法面展开线之间的拱度为肋骨弯度。
33、进一步的，所述的对于任意一肋骨线，该肋骨线和过其弦线的法面展开线之间的拱度为肋骨弯度，具体包括：
34、假设，肋骨线一和肋骨线二为相邻的两条肋骨线，a、c为肋骨线一的端点，b为肋骨线一上任取的一点，与为待加工船体曲面板的纵缝线，为展开待加工船体曲面板时所作的准线，为在肋骨线二上的投影线，为肋骨线二对应的弦线，过肋骨线二对应弦线的法面与测地线的交点为h，则的长度为肋骨线的拱度，按照下式计算得到的长度：
35、
36、式中，m为肋骨线的拱度，k为肋骨级数，l'为待加工船体曲面板上任意曲线在肋骨线一和肋骨线二之间的实际长度。
37、进一步的，所述的待加工船体曲面板上任意曲线在肋骨线一和肋骨线二之间的实际长度，按照以下步骤得到：
38、在肋骨线一上任意取一点m，在肋骨线二上任意取一点n，点m在肋骨线二上的投影点记为m'，表示在肋骨型线图上的投影曲线，投影长度记为g；
39、将曲线与曲线视为直线段，通过勾股定理，求出曲线的曲线长度l'：
40、
41、式中，l为肋骨线一和肋骨线二之间的肋距。
42、进一步的，所述的将光滑曲面上的中间肋骨线进行展开，得到中间肋骨线展开图，具体包括：
43、定义中间肋骨线与测地线的交点为原点o0，已知原点o0的坐标(x0,y0,z0)以及中间肋骨线上任意一点的坐标(xj,yj,zj)，该点(xj,yj,zj)对应的肋骨弯度记为sj，通过三维距离公式：
44、
45、式中，lj表示肋骨弯度sj对应的中间肋骨线的长度；
46、根据勾股定理，求得：
47、
48、得到中间肋骨线的展开点pj(s-si，yi)，其中，s为最大肋骨弯度；
49、重复上述步骤，即可得到中间肋骨线的展开点；
50、通过光滑的曲线连接中间肋骨线的展开点，得到中间肋骨线展开图。
51、进一步的，所述的基于测地线展开图和中间肋骨线展开图，得到待加工船本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种船体曲面板加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的利用最小二乘拟合方法，得到待加工船体曲面板上各空间点对应的映射点，连接映射点，生成光滑曲面，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的采用Dijkstra算法，在光滑曲面上确定待加工船体曲面板的测地线，具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的对光滑曲面上的点云数据进行单元网格剖分，确定有效区域，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的将测地线进行展开，得到测地线展开图，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：对于任意一肋骨线，该肋骨线和过其弦线的法面展开线之间的拱度为肋骨弯度。
7.根据权利要求6所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的对于任意一肋骨线，该肋骨线和过其弦线的法面展开线之间的拱度为肋骨弯度，具体包括：
8.根据权利
9.根据权利要求8所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的将光滑曲面上的中间肋骨线进行展开，得到中间肋骨线展开图，具体包括：
10.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的基于测地线展开图和中间肋骨线展开图，得到待加工船体曲面板的展开图，具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种船体曲面板加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的利用最小二乘拟合方法，得到待加工船体曲面板上各空间点对应的映射点，连接映射点，生成光滑曲面，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的采用dijkstra算法，在光滑曲面上确定待加工船体曲面板的测地线，具体包括：
4.根据权利要求3所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的对光滑曲面上的点云数据进行单元网格剖分，确定有效区域，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种船体曲面板加工方法，其特征在于：所述的将测地线进行展开，得到测地线展开图，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种船体曲面板...
【专利技术属性】
技术研发人员：管延敏，虞嘉晨，钟璐阳，王添羽，闫帅帅，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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