一种水火弯板横纵曲率成型评价方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 针对这些问题，相关研宄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】
[0005] 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。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0007] 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：
[0008]S1 :获取加工钢板的3维轮廓数据；
[0009] S2 :对加工钢板的加工曲面进行网格化重构；
[0010] 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；
[0011] 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局值和所有横向特征曲线成型 率的平局值，作为加工曲面的总体纵向成型率和总体横向成型率。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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：
[0015] S2. 1 :去除噪声数据；
[0016] S2. 2 :对加工钢板的加工曲面进行网格化重构的。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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：
[0020] 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：
[0022] 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；
[0023] S4. 2 :求取所有纵向特征曲线成型率的平局值，作为加工曲面的总体纵向成型率 RateY ：
[0025] 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：
[0027] 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；
[0028] S4. 4 :求取所有横向特征曲线成型率的平局值，作为加工曲面的总体纵向成型率 RateX ：
[0030] 与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明水火弯板横纵曲率成型 评价方法，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；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 局值和所有横向特征曲线成型率的平局值，作为加工曲面的总体纵向成型率和总体横向成 型率。通过本发明所述的方法，可以获得当前加工曲面横向曲率和纵向曲率的成型情况，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；同时，通过对比横 纵曲率的成型情况，能为焰道轨迹的生成提供参考，指导机器或工人去加工成型率较低的 方向。
【附图说明】
[0031] 图1为本发明水火弯板横纵曲率成型评价方法的流程图。
[0032] 图2为加工曲面的示意图。
【具体实施方式】
[0033] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0034] 为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品 的尺寸；
[0035] 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解 的。
[0036] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0037] 实施例1
[0038] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0039] -种水火弯板横纵曲率成型评价方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
[0040] S1 :获取加工钢板的3维轮廓数据；
[0041] S2 :对加工钢板的加工曲面进行网格化重构；
[0042] 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（Y 方向），与之垂直的方向定义为横向（X方向）；如图2所示，本实施例在横向上提取了 7条 特征曲线，即图2中加工曲面上的7条粗实线，然后在目标曲面的3维轮廓数据中提取与特 征曲线位置相对应的参考曲线；
[0043] 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局值和所有横向特征曲线成型 率的平局值，作为加工曲面的总体纵向成型率和总体横向成型率。
[0044] 在具体实施过程中，步骤S1中，采用激光三维扫描仪