一種基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及水火彎板加工領(lǐng)域，更具體地，設(shè)及一種基于肋骨線曲率的水火彎板 焰道生成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水火彎板也稱線狀加熱成型（line heating或line heat of forming),它是一種 利用金屬板局部受熱高溫冷卻后產(chǎn)生的局部熱彈塑性變形而達(dá)到整體彎曲的一種成型工 藝。水火彎板成形工藝方法于二十世紀(jì)五六十年代起源于日本，由于加工快、操作靈活、不 需要其他設(shè)備及適于復(fù)雜形狀的成形加工等優(yōu)點(diǎn)，被迅速而廣泛應(yīng)用于世界各地的船廠 中，并成為了雙曲度外板的主要加工方式。目前幾乎所有的雙曲度船體外板都是采用水火 彎板技術(shù)形成的。
[0003] 現(xiàn)今，世界各大造船廠制作船體外板時(shí)所采用的水火彎板焰道布置方法多為經(jīng)驗(yàn) 法，即依據(jù)經(jīng)驗(yàn)豐富的燒板師傅進(jìn)行手工測(cè)量和判斷來確定焰道的具體位置。此方法在一 定范圍內(nèi)能夠起到良好的效果，但卻缺少規(guī)范及量化的標(biāo)準(zhǔn)，也無法進(jìn)行規(guī)?；妥詣?dòng)化 的焰道生成。而隨著科技的發(fā)展，船體制造機(jī)械化、自動(dòng)化將是時(shí)代潮流的趨勢(shì)。因此，作為 船體外板制作關(guān)鍵的水火彎板技術(shù)也將面臨自動(dòng)化的革新，而該工藝的核屯、一焰道布置也 需進(jìn)行自動(dòng)化的生成。
[0004] 水火彎板的焰道布置需要依據(jù)目標(biāo)板的形狀進(jìn)行，而船體外板的輪廓可W用其肋 骨線進(jìn)行表示。由此可見，W船體外板的肋骨線為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)水火彎板的焰道進(jìn)行 計(jì)算并布置將是一個(gè)行之有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出一種基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成的技術(shù)方法，通過此方法解 決了水火彎板焰道生成及布置問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)W上發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，包括W下步驟：
[000引S1.在目標(biāo)板肋骨線上任取一點(diǎn)，并在待檢測(cè)板肋骨線上找到與之對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；
[0009] S2.計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)、待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的高斯曲率，并根據(jù)高斯曲率，計(jì)算 目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率，然后根據(jù)求取的匹配率判斷待檢測(cè)板肋骨 線點(diǎn)是否為焰道點(diǎn)；
[0010] S3.對(duì)待檢測(cè)板肋骨線上所有的點(diǎn)進(jìn)行步驟S1、S2的操作；
[0011] S4.將所有的焰道點(diǎn)連接起來，生成焰道。
[0012] 優(yōu)選地，所述計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)、待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)高斯曲率的具體過程如下： 目標(biāo)板肋骨線、待檢測(cè)板肋骨線上的0點(diǎn)有唯一的法向量和多個(gè)切向量，法向量與不同切向 量所確定的平面與曲面相交形成的多條相交曲線在0點(diǎn)會(huì)有不同的曲率，不同曲率中的最 大值kmax和最小值kmin為主曲率；
[OOU] 高斯曲率(k)=曲率最大值(kmax)*曲率最小值(kmin)。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟S2,計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率的具體 過程如下：
[001引設(shè)Κη'為目標(biāo)板肋骨線上的點(diǎn)，其高斯曲率為kn' ；而Κη為檢測(cè)板上與Κη'對(duì)應(yīng)的 點(diǎn)，其高斯曲率為kn，則匹配率ζ表示為：
[0016]
[0017]優(yōu)選地，步驟S2中，若目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率大于等于 10%，則將待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)判定為焰道點(diǎn)。
【附圖說明】
[001引圖1為曲率求解示意圖。
[0019]圖2為高斯曲率求解示意圖。
[0020] 圖3為目標(biāo)板肋骨線和檢測(cè)板肋骨線的側(cè)視圖。
[0021] 圖4為焰道布置圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制；
[0023] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 本發(fā)明提供了一種基于肋骨線高斯曲率的水火彎板焰道生成方法，其包括W下步 驟：
[0026] (1)計(jì)算高斯曲率
[0027] 在計(jì)算高斯曲率前需先確定其兩個(gè)主曲率。如圖1所示，曲線L上Ρ點(diǎn)的曲率等于過 該點(diǎn)的線切圓半徑的倒數(shù)，即Ρ點(diǎn)的曲率化)等于曲率半徑(r)的倒數(shù)，具體計(jì)算公式為：
[0028]
(1)'
[0029] 對(duì)于曲面上某一點(diǎn)而言，該點(diǎn)具有一個(gè)法向量和無數(shù)個(gè)切向量。該法向量和一個(gè) 切向量所確定的面與曲面相交于一條曲線，通過該曲線可W計(jì)算出該點(diǎn)的曲率。而法向量 和不同切向量所確定的面與曲面相交與不同的曲線，計(jì)算出該點(diǎn)的曲率不同。其中，曲率最 大值(kmax)和最小值(kmin)為該點(diǎn)的主曲率化），而高斯曲率等于主曲率的乘積，即：
[0030] 高斯曲率化）=曲率最大值化max)*曲率最小值化min) (2)
[0031 ]如圖2所示，曲面α中的P點(diǎn)，其法向量η和兩個(gè)切向量tl和t2所確定的面與曲面α分 別相交于交線1和交線2。由公式（1)可分別算出運(yùn)兩條交線在Ρ點(diǎn)的曲率。WP點(diǎn)為原點(diǎn)，在 切平面上均勻取360個(gè)切向量，用上述方法算出切向量所對(duì)應(yīng)的交線在Ρ點(diǎn)的曲率。其中，曲 率最大值(kmax)和最小值(kmin)即為Ρ點(diǎn)的高斯曲率化）。而Ρ點(diǎn)的高斯曲率k = kma巧kmin。
[0032] (2)判定焰道點(diǎn)
[0033] 我們將分別比較目標(biāo)板肋骨線上的點(diǎn)與檢測(cè)板上相應(yīng)點(diǎn)的高斯曲率，W判斷該點(diǎn) 彎曲程度是否達(dá)標(biāo)，進(jìn)而判定其是否為焰道點(diǎn)。如圖3所示，Κη'為目標(biāo)板肋骨線上的點(diǎn)，而 Κη為檢測(cè)板上與Κη '對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。具體過程如下：
[0034] 首先，通過公式（1)、（2)可W算出目標(biāo)板肋骨線上點(diǎn)Κη'的高斯曲率(kn'）和檢測(cè) 板上對(duì)應(yīng)點(diǎn)Κη的高斯曲率化η);
[0035] 其次，計(jì)算檢測(cè)板上點(diǎn)的匹配率。檢測(cè)板上點(diǎn)的匹配率定義為目標(biāo)板肋骨線上點(diǎn) 的高斯曲率和檢測(cè)板上對(duì)應(yīng)點(diǎn)高斯曲率差值的絕對(duì)值，與檢測(cè)板上點(diǎn)的高斯曲率的比值。 W圖3中Κ1和ΚΓ點(diǎn)為例，Κ1點(diǎn)的匹配率等于ΚΓ點(diǎn)的高斯曲率與Κ1點(diǎn)的高斯曲率差值的絕 對(duì)值，與Κ1點(diǎn)高斯曲率的比值。公式表達(dá)為：
[0036]
[0037] 最后，判斷檢測(cè)板上的點(diǎn)是否為焰道點(diǎn)。當(dāng)匹配率ζ大于等于10%時(shí)，表明該點(diǎn)未 能與肋骨線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配成功，即為焰道點(diǎn)。否則，表明該點(diǎn)未與肋骨線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配成 功，為非焰道點(diǎn)。
[0038] 重復(fù)W上3個(gè)步驟，將檢測(cè)板上所有點(diǎn)的匹配率計(jì)算出來，并判斷是否為焰道點(diǎn)。
[0039] (3)連接焰道點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)焰道布置。
[0040] 依據(jù)橫向彎曲、縱向彎曲和斜向彎曲的不同要求分別連接焰道點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)焰道的布 置。W圖4為例，若需要船體外板進(jìn)行縱向收縮，則如圖a)所示，按橫向連接焰道點(diǎn)，進(jìn)行橫 向焰道布置;若需要船體外板進(jìn)行橫向收縮，則如圖b)所示，按縱向連接焰道點(diǎn)，進(jìn)行縱向 布置焰道;若需要船體外板進(jìn)行斜向扭曲收縮，則如圖C)所示，按斜向連接焰道點(diǎn)，進(jìn)行斜 向焰道布置。
[0041] 顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可 W做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。運(yùn)里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予W窮舉。凡在本 發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，其特征在于:包括W下步驟：51. 在目標(biāo)板肋骨線上任取一點(diǎn)，并在待檢測(cè)板肋骨線上找到與之對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；52. 計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)、待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的高斯曲率，并根據(jù)高斯曲率，計(jì)算目標(biāo) 板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率，然后根據(jù)求取的匹配率判斷待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn) 是否為焰道點(diǎn)；53. 對(duì)待檢測(cè)板肋骨線上所有的點(diǎn)進(jìn)行步驟S1、S2的操作；54. 將所有的焰道點(diǎn)連接起來，生成焰道。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，其特征在于:所述 計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)、待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)高斯曲率的具體過程如下：目標(biāo)板肋骨線、待檢測(cè) 板肋骨線上的0點(diǎn)有唯一的法向量和多個(gè)切向量，法向量與不同切向量所確定的平面與曲 面相交形成的多條相交曲線在0點(diǎn)會(huì)有不同的曲率，不同曲率中的最大值kmax和最小值kmin 為主曲率； 高斯曲率化)=曲率最大值化max)*曲率最小值化"in)。 3 .根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，其特征在于:所述 步驟S2，計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率的具體過程如下： 設(shè)Κη'為目標(biāo)板肋骨線上的點(diǎn)，其高斯曲率為kn'；而Κη為檢測(cè)板上與垃1'對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，其高 斯曲率為kn，則匹配率ζ表示為：4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，其特征在于:步驟 S2中，若目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率大于等于10%，則將待檢測(cè)板肋骨 線點(diǎn)判定為焰道點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于肋骨線曲率的水火彎板焰道生成方法，包括以下步驟：S1.在目標(biāo)板肋骨線上任取一點(diǎn)，并在待檢測(cè)板肋骨線上找到與之對(duì)應(yīng)的點(diǎn)；S2.計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)、待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的高斯曲率，并根據(jù)高斯曲率，計(jì)算目標(biāo)板肋骨線點(diǎn)與待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)的匹配率，然后根據(jù)求取的匹配率判斷待檢測(cè)板肋骨線點(diǎn)是否為焰道點(diǎn)；S3.對(duì)待檢測(cè)板肋骨線上所有的點(diǎn)進(jìn)行步驟S1、S2的操作；S4.將所有的焰道點(diǎn)連接起來，生成焰道。
【IPC分類】B21D11/20
【公開號(hào)】CN105562492
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610066141
【發(fā)明人】程良倫, 韋寶剛, 黃浩堅(jiān), 潘偉杰
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日