一种曲面船板成形的新型无模检验装置及方法与流程

本发明涉及曲面板材成形检测领域，尤其涉及一种曲面船板成形的新型无模检验装置及方法。

背景技术：

船体外板构件大都为曲面，曲面船板零件的制造是造船生产中的一个重要环节。用于船体三维曲面外板构件冷弯成形加工的船舶三维数控弯板机是一个重要的机械加工装置。对于包括船舶三维数控弯板机在内的各种曲面船板成形加工后的检验方法与装置，目前主要是依靠木(铁)质样板(箱)或者活络样板进行人工有模对样操作。木(铁)质样板(箱)是根据现有的肋骨型线等数据依靠工人进行手工制作的检验工具，其制作工艺复杂，制作周期长，并且不具有重复利用性，增加了生产成本；活络样板是根据木样板的原理设计的一种根据肋骨型线等数据可任意调形的样板，具有可重复利用特性，但是其重量较大，不便于操作与管理。不管是传统的样板(箱)还是活络样板，同样是将其放置在成形的板材表面，由操作工人根据样板(箱)与板材之间的空隙判断板材成形精度的情况。由于板材成形精度的情况是现场工人根据检验工具与板材之间的空隙主观判断，没有量化的判别信息，容易造成判别误差，并且效率低下。因此现有的船舶外板成形精度检验工具以不能满足现代造船模式的发展，亟待改进。

为解决包括船舶三维数控弯板机在内的曲面船板成形加工后的高效无模检验问题，这里设计了一种曲面船板成形的新型检验方法及其装置，能够便捷地获取板材表面测点数据，并快速进行处理，从而确定船舶外板成形精度情况。对减少造船中无效或低效劳动，改善作业条件，提高生产效率和技术水平，缩短造船周期，降低生产成本和节省投资，具有重要现实意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中人工检验没有量化的判别条件，容易造成误判，且效率低下的缺陷，提供一种能够便捷地获取板材表面测点数据，并快速进行处理，从而确定船舶外板成形精度情况的曲面船板成形的新型无模检验装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种曲面船板成形的新型无模检验装置，包括框架机构和测量机构，其中：

所述框架机构包括通过螺纹相互连接成框架结构的横杆和纵向滑道，所述框架机构的四角还设置有立柱；所述纵向滑道之间等间距的固定设置有三根横撑，每个所述横撑上均固定设置有拉绳位移传感器和导向滚轮结构，所述拉绳位移传感器的拉绳经过所述导向滚轮结构后，穿过所述横撑与传感器端连接扣相连；

所述测量机构包括磁性测量头和设置在所述磁性测量头中心位置的三根定长线，每根所述定长线的上端均与一个测量头端连接扣相连，所述传感器端连接扣与所述测量头端连接扣配合连接且能够快速拆装；所述磁性测量头在相互垂直的两条直径方向上设置有沟槽。

进一步地，本发明的该装置还包括通过螺纹与所述立柱相连的底座。

进一步地，本发明的所述立柱通过通孔和紧固螺钉与所述纵向滑道连接。

进一步地，本发明的所述横撑两端通过通孔和紧固螺钉与纵向滑道连接。

进一步地，本发明的所述纵向滑道上设置有刻度。

进一步地，本发明的所述拉绳位移传感器与所述导向滚轮结构分别通过螺钉固定在所述横撑上。

本发明提供一种曲面船板成形的新型无模检验方法，包括以下步骤：

S1、使磁性测量头同方向的沟槽在板材的肋位线、上缝线、下缝线和中心线上，并移动磁性测量头，带动三台拉绳传感器同时工作，测量横撑上出线口与磁性测量头中心之间的距离；

S2、计算机同步采集拉绳位移传感器测量的距离数据，计算得到点的空间坐标，通过插值得到板材成形形状，将得到的形状与理论数据进行比较得出板材的成形精度情况。

本发明产生的有益效果是：本发明的曲面船板成形的新型无模检验装置，通过移动与三组拉绳位移传感器相连接的磁性测量头，带动三台拉绳传感器同时工作，测量横撑上出线口与磁性测量头之间的距离，并通过计算机处理拉绳位移传感器数据，与理论数据比较，得出板材成形的精度情况；本装置结构简单，可随意拆卸、移动，安装方便，可重复利用，节省了现有样板的制作材料；另外，通过软件的数字化分析，能够快速测量分析船舶外板成形精度情况，避免了由人工测量带来的主观性检验误差。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验装置的导向滚轮部分局部放大图；

图3是本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验装置的磁性测量头示意图；

图4是本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验方法的流程图；

图中，1-底座，2-紧定螺钉，3-横杆，4-立柱，5-磁性测量头，6-螺钉，7-拉绳位移传感器，8-横撑，9-纵向滑道，10-导向滚轮结构，11-通孔，12A-传感器端连接扣，12B-测量头端连接扣，13-定长线，14-沟槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验装置，包括框架机构和测量机构，其中：

框架机构包括通过螺纹相互连接成框架结构的横杆3和纵向滑道9，框架机构的四角还设置有立柱4；纵向滑道9之间等间距的固定设置有三根横撑8，每个横撑8上均固定设置有拉绳位移传感器7和导向滚轮结构10，拉绳位移传感器7的拉绳经过导向滚轮结构10后，穿过横撑8与传感器端连接扣12A相连；

如图3所示，测量机构包括磁性测量头5和设置在磁性测量头5中心位置的三根定长线13，每根定长线13的上端均与一个测量头端连接扣12B相连，传感器端连接扣12A与测量头端连接扣12B配合连接且能够快速拆装；磁性测量头5在相互垂直的两条直径方向上设置有沟槽14。

该装置还包括通过螺纹与立柱4相连的底座1。立柱4通过通孔11和紧固螺钉2与纵向滑道9连接。横撑8两端通过通孔11和紧固螺钉2与纵向滑道9连接。纵向滑道9上设置有刻度。拉绳位移传感器7与导向滚轮结构10分别通过螺钉6固定在横撑8上。

该装置主要用于船体曲面板材构件塑性成形加工后的形状检验，尤其适用于船体三维曲面外板构件加工的船舶三维数控弯板机加工后检验，能够便捷地获取板材表面测点数据，并快速进行处理，从而确定船舶外板成形精度情况。

如图4所示，本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验方法，用于实现本发明实施例的曲面船板成形的新型无模检验装置，包括以下步骤：

S1、使磁性测量头同方向的沟槽在板材的肋位线、上缝线、下缝线和中心线上，并移动磁性测量头，带动三台拉绳传感器同时工作，测量横撑上出线口与磁性测量头中心之间的距离；

S2、计算机同步采集拉绳位移传感器测量的距离数据，经过处理后与理论数据进行比较得出板材的成形精度情况。

数据处理的主要方法如下：

读取三根横撑在纵向滑道上的刻度值，结合拉绳位移传感器在横撑上的拉线出口位置信息，可以计算得到三台拉绳位移传感器之间的距离分别为L1、L2、L3；

设线L1一端传感器在横撑上的拉线出口为测量系统坐标原点，并且设直线L1的方向为坐标系X轴方向，那么线L1另一端的传感器在横撑上的拉线出口的坐标为(L1，0，0)，设剩余一台传感器在横撑上的拉线出口坐标为(X3，Y3，0)，其距离原点的距离为L3，距离坐标(L1，0，0)的距离为L2，坐标(X3，Y3，0)可由下面的公式计算得到：

设待测点坐标为(XP，YP，ZP)；

设坐标原点的传感器的测量数据为LP1；

设坐标为(L1，0，0)的传感器的测量数据为LP2；

设坐标为(X3，Y3，0)的传感器的测量数据为LP3；

则待测点坐标(XP，YP，ZP)可根据以下公式计算得到：

按照上述数据处理方法，根据一系列传感器的测量数据，可以计算得到一系列板材上点的空间坐标。将计算得到的测量点的空间坐标进行拟合得到板材型表面的曲线图形，将拟合得到的曲线与理论数据拟合曲线进行比较即可得出板材的成形情况。

曲面船板成形检验的三边测量法采取闭环控制原理，无需特意设定坐标系，使得装置快速可调，并借助于测量技术实时反馈成形效果。该方法能够快速进行曲面船板加工后的形状在线实时无模检验问题，确保成形精度。

本方法用于曲面船板成形后无模检验的基本原理为：首先以三台测距仪为基点测量与成形板材肋位线、上(下)纵缝线与中心线上点的三直线距离，通过简单计算可得到点的空间坐标，然后通过插值得到板材成形形状。最终以理论目标曲面形状为依据，比较实际成形曲面形状与其之间的误差，得出结果。

在一个具体实施例中，其工作过程为：将固定有拉绳位移传感器7与导向滚轮结构10的横撑8与纵向滑道9、横杆3组成框架结构，并通过纵向滑道9上的刻度确定横撑在纵向滑道9上固定的位置；将框架结构固定在立柱上合适的高度；磁性测量头5与三组拉绳位移传感器通过连接扣相连；使测量头同方向的沟槽在板材的肋位线、上缝线、下缝线、中心线上，并移动测量头，带动三台拉绳传感器同时工作，测量横撑上出线口与磁性测量头之间的距离。计算机处理拉绳位移传感器数据，与理论数据比较，得出板材成形的精度情况。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。