一种确定船体扭曲外板相似度的方法及装置与流程
本发明涉及船体外板加工技术领域，特别涉及一种确定船体扭曲外板相似度的方法。除此之外，本发明还涉及一种确定船体扭曲外板相似度的装置。
背景技术：
水火弯板是船体建造中一项经验性很强的外板成形工艺，船板加工的工艺参数和成形参数的测试数据是研究水火弯板变形规律的重要依据。因此,世界各大知名船厂都积极进行水火弯板成形自动化的研究。专家系统学习推理时需要找到合适的样本数据，但船体外板形状复杂、类型多，难以找到合适的样本数据。
针对扭曲外板几何相似度对比模型，国内外还没有提出一个完整的船体扭曲外板几何相似度对比模型，但是有一些相类似的模型。如：船体外板几何造型模型、船体外板加工成形自动检测。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种确定船体扭曲外板相似度的方法，利用该方法所计算几何相似度s，有利于找到合适的样本数据及提高外板成形精确度。本发明的另一目的是提供一种确定船体扭曲外板相似度的装置。
为实现上述目的，本发明提供一种确定船体扭曲外板相似度的方法，包括：
获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度、短边长度以及扭曲角度；
根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro；
根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p；
根据所述船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块所述船体扭曲外板的几何相似度s。
相对于上述背景技术，本发明提供的确定船体扭曲外板相似度的方法，首先获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度、短边长度以及扭曲角度；即，其中一块可以作为基准板，另外一块船体扭曲外板用于与基准板相比较。然后根据两块船体扭曲外板的长边长度、两个短边长度以及两个扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro；接着根据长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块船体扭曲外板的几何偏差度p；最后根据船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块船体扭曲外板的几何相似度s。
如此设置，将两块船体扭曲外板的长边长度、两个短边长度以及两个扭曲角度作为几何偏差度p的计算基准，并根据权重系数计算得出几何偏差度p，再由公式s＝1-p得到两块船体扭曲外板的几何相似度s；这样便可以将两块不同形状尺寸的船体扭曲外板进行几何相似度比较，得出的几何相似度s越大，则说明两块船体扭曲外板的相似度越高，以便在某些场合进行替换。
优选地，所述根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro的步骤具体包括：
根据两块所述船体扭曲外板的长边长度l1、l2以及
公式rl＝(∣l1-l2∣)/l1计算得到所述长边偏差度rl；
根据两块所述船体扭曲外板的短边长度w1、w2以及
公式rw＝(∣w1-w2∣)/w1计算得到所述短边偏差度rw；
根据两块所述船体扭曲外板的扭曲角度θ1、θ2以及
公式ro＝(∣θ1-θ2∣)/θ1计算得到所述扭曲角偏差度ro。
优选地，所述根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p的步骤具体包括：
根据所述长边偏差度rl、所述短边偏差度rw、所述扭曲角偏差度ro、长边权重系数a、短边权重系数b、扭曲角度权重系数c以及公式p＝a×rl+b×rw+c×ro计算得到所述几何偏差度p；
其中：所述长边权重系数a＝0.3，所述短边权重系数b＝0.2，所述扭曲角度权重系数c＝0.5。
优选地，所述获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度与短边长度的步骤包括：
将所述长边与所述短边分别分割为多条直线；
根据空间中任意两点之间的直线距离公式分别计算得到每一条所述直线的长度；
将全部所述直线的长度相加，分别得到两块所述船体扭曲外板的长边长度与短边长度。
优选地，所述获取待检测的两块船体扭曲外板的扭曲角度的步骤包括：
将所述船体扭曲外板的短边投影至宽-高平面，得到两条相交的曲线；
分别以两条所述曲线的交点为基准得到两条法线；
两条所述法线的夹角为所述扭曲角度。
本发明还提供一种确定船体扭曲外板相似度的装置，包括：
获取模块：用于获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度、短边长度以及扭曲角度；
单值偏差度计算模块：用于根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro；
几何偏差度计算模块：用于根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p；
相似度计算模块：用于根据所述船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块所述船体扭曲外板的几何相似度s。
优选地，所述单值偏差度计算模块包括：
长边偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的长边长度l1、l2以及公式rl＝(∣l1-l2∣)/l1计算得到所述长边偏差度rl；
短边偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的短边长度w1、w2以及公式rw＝(∣w1-w2∣)/w1计算得到所述短边偏差度rw；
扭曲角度偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的扭曲角度θ1、θ2以及公式ro＝(∣θ1-θ2∣)/θ1计算得到所述扭曲角偏差度ro。
优选地，所述几何偏差度计算模块包括：
权重单元：用于根据所述长边偏差度rl、所述短边偏差度rw、所述扭曲角偏差度ro、长边权重系数a、短边权重系数b、扭曲角度权重系数c以及公式p＝a×rl+b×rw+c×ro计算得到所述几何偏差度p；其中：所述长边权重系数a＝0.3，所述短边权重系数b＝0.2，所述扭曲角度权重系数c＝0.5。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的确定船体扭曲外板相似度的方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的第一船体扭曲外板的结构图；
图3为本发明实施例所提供的第二船体扭曲外板的结构图；
图4为本发明实施例所提供的第一船体扭曲外板的扭曲角；
图5为本发明实施例所提供的确定船体扭曲外板相似度的装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图5，图1为本发明实施例所提供的确定船体扭曲外板相似度的方法的流程图；图2为本发明实施例所提供的第一船体扭曲外板的结构图；图3为本发明实施例所提供的第二船体扭曲外板的结构图；图4为本发明实施例所提供的第一船体扭曲外板的扭曲角；图5为本发明实施例所提供的确定船体扭曲外板相似度的装置的结构框图。
本发明提供的一种确定船体扭曲外板相似度的方法，如说明书附图1所示，主要包括以下步骤：
s1、获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度、短边长度以及扭曲角度；
s2、根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro；
s3、根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p；
s4、根据所述船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块所述船体扭曲外板的几何相似度s。
在步骤s1中，将待检测的两块船体扭曲外板定义为第一船体扭曲外板和第二船体扭曲外板，得到第一船体扭曲外板的第一长边长度l1、第一短边长度w1以及第一扭曲角度θ1，并得到第二船体扭曲外板的第二长边长度l2、第二短边长度w2以及第二扭曲角度θ2。
在步骤s2中，根据第一长边长度l1和第二长边长度l2得到长边偏差度rl；根据第一短边长度w1和第二短边长度w2得到短边偏差度rw，并根据第一扭曲角度θ1和第二扭曲角度θ2得到扭曲角偏差度ro。
在步骤s3中，根据长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块船体扭曲外板的几何偏差度p。
在步骤s4中，根据船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块船体扭曲外板的几何相似度s。
针对步骤s1，为了获取第一船体扭曲外板的第一长边长度l1、第一短边长度w1、第二船体扭曲外板的第二长边长度l2以及第二短边长度w2，可以通过如下方式获取。
无论是船体扭曲外板的长边还是短边，均为曲线；本发明可以采用直线逼近曲线的方法，近似计算出船体扭曲外板的长边长度与短边长度；即，
首先将长边与短边分别分割为多条直线；将曲线分割为多条连续的直线，多条连续的直线则可以看做是曲线；
然后根据空间中任意两点之间的直线距离公式分别计算得到每一条直线的长度；
最后将全部直线的长度相加，分别得到两块船体扭曲外板的长边长度与短边长度。
上述获取曲线长度的方式，其核心在于：利用空间中两点之间距离公式：
针对第一船体扭曲外板的第一长边长度l1、第一短边长度w1、第二船体扭曲外板的第二长边长度l2以及第二短边长度w2的获取方式，还可以采用其他数学方式获取，本发明不再赘述。
为了得到第一船体扭曲外板的第一扭曲角度θ1以及第二船体扭曲外板的第二扭曲角度θ2，本发明给出如下具体方式。
将船体扭曲外板的短边投影至宽-高平面，得到两条相交的曲线；
分别以两条曲线的交点为基准得到两条法线；
两条法线的夹角为扭曲角度。
即，从船体扭曲外板的短边看去，把船体扭曲外板看成一个二维的平面，如说明书附图4，即宽-高平面，也就是x-z平面；然后根据上述步骤s1中得出船体扭曲外板的短边长度，取短边的中点作切线，然后在中点作短边的法线，两条法线的夹角就是扭曲角。扭曲角的具体计算过程如下：
i)分别取短边上三个坐标点带入ax2+by2+cxy+dx+ey+f＝0求出曲线方程；
ii)分别对两个曲线方程求偏导，且代入中点坐标得两条曲线的法向量
iii)根据
按照上述方式可以分别求出第一船体扭曲外板的第一扭曲角度θ1以及第二船体扭曲外板的第二扭曲角度θ2；然而需要指出的是：针对两条不同曲线求出法线夹角的过程在数学领域中也有其他不同方式，并不限于本发明所述；本文仅仅给出一种实施方式，以快速求得第一船体扭曲外板的第一扭曲角度θ1以及第二船体扭曲外板的第二扭曲角度θ2。
针对步骤s2中，根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro的步骤具体包括：
根据两块所述船体扭曲外板的长边长度l1、l2以及
公式rl＝(∣l1-l2∣)/l1计算得到所述长边偏差度rl；
根据两块所述船体扭曲外板的短边长度w1、w2以及
公式rw＝(∣w1-w2∣)/w1计算得到所述短边偏差度rw；
根据两块所述船体扭曲外板的扭曲角度θ1、θ2以及
公式ro＝(∣θ1-θ2∣)/θ1计算得到所述扭曲角偏差度ro。
当然，计算长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro的方式还可以采用概率统计学中的其他公式进行，本发明仅仅给出一种较为方便快捷的公式。
在步骤s3中，根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p的步骤具体包括：
根据所述长边偏差度rl、所述短边偏差度rw、所述扭曲角偏差度ro、长边权重系数a、短边权重系数b、扭曲角度权重系数c以及公式p＝a×rl+b×rw+c×ro计算得到所述几何偏差度p；
其中：所述长边权重系数a＝0.3，所述短边权重系数b＝0.2，所述扭曲角度权重系数c＝0.5。
可以看出，本发明将长边权重系数a、短边权重系数b以及扭曲角度权重系数c进行了具体化；当然，根据实际需要，长边权重系数a、短边权重系数b以及扭曲角度权重系数c的具体数值还可以设置为其他，并不仅限于本文所述。
说明书附图2为第一船体扭曲外板的结构图，其第一长边为7.8m，第一短边为4.7m，第一扭曲角为12度；说明书附图3为第二船体扭曲外板的结构图，其第二长边为7.4m，第二短边为3.8m，第二扭曲角为8.5度。根据上文步骤，计算出两块船体扭曲外板几何偏差度p为0.1995，则其相似度为s为0.8005。
下面对本发明实施例提供的确定船体扭曲外板相似度的装置进行介绍，下文描述的装置与上文所述的方法可以相互对照。
本发明提供的确定船体扭曲外板相似度的装置，如说明书附图5所示，主要包括：
获取模块101：用于获取待检测的两块船体扭曲外板的长边长度、短边长度以及扭曲角度；
单值偏差度计算模块102：用于根据两个所述长边长度、两个所述短边长度以及两个所述扭曲角度得到长边偏差度rl、短边偏差度rw以及扭曲角偏差度ro；
几何偏差度计算模块103：用于根据所述长边偏差度rl、短边偏差度rw、扭曲角偏差度ro以及权重系数计算得到两块所述船体扭曲外板的几何偏差度p；
相似度计算模块104：用于根据所述船体扭曲外板的几何偏差度p以及公式s＝1-p计算得到两块所述船体扭曲外板的几何相似度s。。
其中，所述单值偏差度计算模块包括：
长边偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的长边长度l1、l2以及公式rl＝(∣l1-l2∣)/l1计算得到所述长边偏差度rl；
短边偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的短边长度w1、w2以及公式rw＝(∣w1-w2∣)/w1计算得到所述短边偏差度rw；
扭曲角度偏差度计算单元：用于根据两块所述船体扭曲外板的扭曲角度θ1、θ2以及公式ro＝(∣θ1-θ2∣)/θ1计算得到所述扭曲角偏差度ro。
其中，所述几何偏差度计算模块包括：
权重单元：用于根据所述长边偏差度rl、所述短边偏差度rw、所述扭曲角偏差度ro、长边权重系数a、短边权重系数b、扭曲角度权重系数c以及公式p＝a×rl+b×rw+c×ro计算得到所述几何偏差度p；其中：所述长边权重系数a＝0.3，所述短边权重系数b＝0.2，所述扭曲角度权重系数c＝0.5。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的确定船体扭曲外板相似度的方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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