一种船舶水火弯板的质量评价方法
【专利摘要】本发明公开一种船舶水火弯板的质量评价方法，计算检测板点云数据与目标板CAD模型配准的偏差云图；在偏差云图的基础上求取两个水火弯板三维数据在特征点、肋骨线以及曲面的相似性，作为水火弯板配准的评价标准；计算检测板点云数据与目标板CAD模型配准的偏差云图的方法为：找出匹配点，将匹配点平移至新坐标原点，通过该匹配点的肋骨线切线，使肋骨线切线垂直于x或y轴，再利用此时的法向量与z轴夹角，旋转至法向量与z轴重合。本发明致力于解决变形分散的问题，利用对特征点、肋骨线、曲面的分别分析，高效且精确地评价出水火弯板的曲面变形质量，给水火弯板的专家系统提供有效的焰道推理依据，并极大地提高水火弯板专家系统的加工精度。
【专利说明】一种船舶水火弯板的质量评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模式识别、计算机视觉【技术领域】，具体为一种船舶水火弯板的质量评 价方法。
【背景技术】
[0002] 水火弯板是利用钢板先受热然后冷却，局部发生热塑性收缩变形，将一块平板或 预弯曲面板加工成目标曲面板的工艺过程。水火弯板是船舶制造的关键工艺过程，各种船 舶的外表面钢板大部分是由复杂、不可展的曲面构成。当前国内外大部分造船厂仍然依靠 木工手工制成的活络卡、卡板、卡箱对被加工的弯板成型情况进行粗略判别，对未满足成型 要求的钢板，如何对其进行再次加工，如何布置焰道轨迹以及设定焰道参数全由工人凭经 验决定，没有一个定量的概念，工人经验的参差不齐无法保证加工效率，进而船体外板的加 工精度质量难以保证。因此，首要需要一种代替人工评价弯板质量的评价方法，来保证弯板 的加工精度。
[0003] 水火弯板具有面积大、变形分散、检测板面高污染、曲度大等问题，这些都是对水 火弯板加工工艺发展的阻力。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本发明提出一种水火弯板配准的相似性评价方法，是 用于解决变形分散的问题，利用对特征点、肋骨线、曲面的分析，高效精确地评价出水火弯 板的曲面变形质量，给水火弯板的专家系统提供有效的焰道推理依据，并极大地提高水火 弯板专家系统的加工精度。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
[0006] -种船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，计算检测板点云数据与目标板 CAD模型配准的偏差云图；在偏差云图的基础上求取两个水火弯板三维数据在特征点的相 似性、肋骨线的相似性以及曲面的相似性，以此作为水火弯板配准的评价标准；
[0007] 其中计算检测板点云数据与目标板CAD模型配准的偏差云图的方法为：
[0008] 找出匹配点，将匹配点平移至新坐标原点，通过该匹配点的肋骨线切线，使肋骨线 切线垂直于X或y轴，再利用此时的法向量与z轴夹角，旋转至法向量与z轴重合。该评价 方法是一种表达直观、且可以真实、全面反映水火弯板的配准评价方法。
[0009] 更进一步的，检测板与目标板的偏差在为了有更直观整体的表示，需要建立z向 误差与颜色的映射，通过图像不同颜色的像素值反映检测成型曲面与目标曲面间的z向误 差，设置偏差云图对匹配后的偏差数据进行显示。
[0010] 更进一步的，所述特征点的相似性的求取方式为：点成型百分率，是根据原始板与 目标板各点之间的高度差，以及每次加工后检测板与目标板各点之间的高度差来进行计算 的，具体计算公式为：
【权利要求】
1. 一种船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，计算检测板点云数据与目标板 CAD模型配准的偏差云图；在偏差云图的基础上求取两个水火弯板三维数据在特征点的相 似性、肋骨线的相似性以及曲面的相似性，以此作为水火弯板配准的评价标准； 其中计算检测板点云数据与目标板CAD模型配准的偏差云图的方法为： 找出匹配点，将匹配点平移至新坐标原点，通过该匹配点的肋骨线切线，使肋骨线切线 垂直于X或y轴，再利用此时的法向量与z轴夹角，旋转至法向量与z轴重合。
2. 根据权利要求1所述的船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，建立z轴误差与 颜色的映射，通过图像不同颜色的像素值反映检测成型曲面与目标曲面间的z向误差，设 置偏差云图对匹配后的偏差数据进行显示。
3. 根据权利要求2所述的船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，所述特征点的 相似性的求取方式为：点成型百分率，是根据原始板与目标板各点之间的高度差，以及每次 加工后检测板与目标板各点之间的高度差来进行计算的,具体计算公式为：
式中，D为原始板与目标板在目标点处的高度差，d为加工后检测板与目标板在目标点 处的高度差。
4. 根据权利要求2所述的船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，所述肋骨线的 相似性的求取方式为：肋骨线成型百分率，分为总体成型百分率和曲度成型百分率； 总体成型百分率用于反映肋骨线在整个曲面中的成型率，具体是根据肋骨线上各点的 成型率以及各点之间的距离来进行计算，具体计算公式为：
式中，N+1为肋骨线上数据点的总数，Pi为第i点的点成型率，Ii为第i点和第i+Ι点 之间的距离，L为肋骨线的总长度； 曲度成型百分率用于反映成型后的曲线与目标肋骨线的相似程度，具体计算公式与总 体成型百分率相同，其中在计算曲线各点成型率时，要对曲线进行平移，使成型曲线和目标 肋骨线最小值点对齐。
5. 根据权利要求2所述的船舶水火弯板的质量评价方法，其特征在于，所述曲面的相 似性的求取方式为：曲面成型百分率对曲面整体吻合程度进行评价，曲面成型百分率通过 将曲面划分成若干个小三角形，然后通过计算每个小三角形的平均成型百分率和所占比例 来进行计算，具体计算公式为：
式中，M为小三角形的总数，Sj为三角形的面积，S为曲面的总面积，ΡΛ为每个小三角 形的平均成型百分率，其值等于三角形三个顶点的成型百分率的平均值。
【文档编号】G06T7/00GK104462646SQ201410609666
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】程良伦, 李婧瑶, 徐金雄 申请人:广东工业大学