專利名稱：一種船體外板曲面成形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種船體外板曲面成形的方法。
背景技術(shù)：
船體是由復雜不可展的空間曲面構(gòu)成，要將船用鋼板加工成船體外板的曲面形狀，目前世界各國造船廠采用的方法大都是線狀水火船板曲面成形加工エ藝。該エ藝的原理是，利用鋼板局部受高溫冷卻后產(chǎn)生的熱彈塑形變而達到鋼板整體的彎曲變形。其加工方法是采用氧こ炔焰或其他熱源對鋼板表面進行加熱，然后用冷水對其進行快速冷卻，使鋼板產(chǎn)生較大的熱應カ而彎曲變形的過程。長期以來國內(nèi)外造船廠都是依靠有經(jīng)驗的師傅手工操作來實現(xiàn)此項エ藝。隨著現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展和造船模式的轉(zhuǎn)變，手工經(jīng)驗型的エ藝模式無論在速度上和質(zhì)量上都已遠遠滿足不了現(xiàn)代造船生產(chǎn)的需要，這已經(jīng)成為制約船舶建造周期和質(zhì)量的ー個“瓶頸”問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種船體外板曲面成形的方法，通過該方法可以大幅度減輕造船企業(yè)工人的勞動強度，改善工人的工作條件，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的成品率。本發(fā)明的方法是通過水火彎板數(shù)控設(shè)備的大量實際操作，記錄熟練操作エ的經(jīng)驗知識，將大量加工エ藝參數(shù)儲存到數(shù)據(jù)庫，形成專家系統(tǒng)的知識庫；當經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累到一定程度后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡建立水火彎板的機理模型，形成專家系統(tǒng)的推理機；通過專家系統(tǒng)的推理機，水火彎板數(shù)控設(shè)備自動給出加工軌跡，實現(xiàn)水火彎板的全部自動化和數(shù)字化。在形成專家系統(tǒng)的知識庫的實際過程中，其エ藝流程包括a、導入新船板Tribon數(shù)據(jù)，人機界面顯示船體外板三維數(shù)據(jù)；b、測量船板頂角數(shù)據(jù)；C、操作エ劃線，確定加工參數(shù)；d、數(shù)控設(shè)備沿軌跡加工；e、記錄軌跡；f、激光測量船板曲面數(shù)據(jù)；g、如果曲面數(shù)據(jù)符合精度要求，則進入下一歩，如果曲面數(shù)據(jù)不符合精度要求，則返回到流程C、劃線，確定加工參數(shù)；h、記錄加工軌跡和加工エ藝參數(shù)。在形成專家系統(tǒng)的推理機過程中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡的ー種類型即支持向量機(Support Vector Machine，簡稱SVM)建模，SVM輸入包括環(huán)境因素、船板自身參數(shù)和加工エ藝參數(shù)，輸出為加工軌跡，其中環(huán)境因素包括加工時的溫度和濕度；船板自身參數(shù)包括船板外形尺寸、板厚和材質(zhì)；加工エ藝參數(shù)包括焰道寬度、火焰功率、加熱溫度、水火炬和水流量，神經(jīng)網(wǎng)絡通過大量數(shù)據(jù)的自學習，建立船體外板曲面成形的機理模型。


圖I是本發(fā)明實際操作エ藝流程框圖；圖2是本發(fā)明神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明的實施需要通過大量的實際操作，存儲大量加工軌跡和加エエ藝參數(shù)，即專家系統(tǒng)的知識庫，每一次實際操作的具體エ藝流程是①從船體設(shè)計Tribon軟件導出待加工的船體外板數(shù)據(jù)；②進行船板三維顯示；③測量船板頂角數(shù)據(jù)操作エ憑借多年的工作經(jīng)驗在船體外板上劃出加熱參考線，確定加工參數(shù)；⑤數(shù)控設(shè)備記錄加熱參考線并進行水火加工；⑥記錄加工軌跡；⑦采用激光測量船板曲面數(shù)據(jù)，測量數(shù)據(jù)與Tribon軟件的數(shù)據(jù)進行對比，如存在一定偏差，則操作工人再次給出加熱參考線，該 數(shù)控設(shè)備重復上述操作步驟，最后直至偏差滿足精度要求。如圖2所示，建立水火彎板的機理模型，即專家系統(tǒng)的推理機，采用神經(jīng)網(wǎng)絡中ー種類型即支持向量機(Support Vector Machine，簡作SVM)建模，SVM輸入包括環(huán)境因素、船板自身參數(shù)和加工エ藝參數(shù)，輸出為加工軌跡，其中環(huán)境因素包括加工時的溫度和濕度；船板自身參數(shù)包括船板外形尺寸、板厚和材質(zhì)；加工エ藝參數(shù)包括焰道寬度、火焰功率、加熱溫度、水火炬和水流量。具體建立水火彎板的機理模型步驟如下采用收斂速度較快和泛化能力較好的v-SVM算法和混合核函數(shù)的方法建立船體外板機理模型。給定樣本集為{(Xi，yi)，i = 1，2，"·1)，其中Xi e Rn為輸入值，yi e R為對應的目標值，I為樣本數(shù)。擬合函數(shù)形式為f (X) =w* Φ (X)+b w, Φ (X) e Rn, b e R (I)其中w是參數(shù)列矢量，Φ ( ·)是ー個函數(shù)列矢量，它把輸入樣本從輸入空間映射到特征空間，b是常值偏差。將具有代表性的全局核函數(shù)(Polynomial核函數(shù))和局部核函數(shù)(RBF核函數(shù))組合構(gòu)成ー種混合核函數(shù)SVM，結(jié)合v-SVM建立船體外板機理模型，該方法具有良好的模型擬合精度，而且能有效抑制局部核函數(shù)所引起的預測輸出波動，解決了系統(tǒng)建模的問題。即Polynomial 核函數(shù)K (X, Xi) = [ (XXi)+l]q;RBF 核函數(shù)Z(X，JC,) = exp[-t^-]；混合函數(shù)Kmix= P Kpoly+ (1—P ) Kebf (2)其中KP()ly和Kebf分別為Polynomial核函數(shù)和RBF核函數(shù),系數(shù)P (O彡P(guān)彡I)為調(diào)節(jié)兩種核函數(shù)作用大小的常數(shù)。由(I)式和⑵式可得SVM輸出擬合函數(shù)/(χ) = (a* -a,)K(xt,x) + b(3)
/=J其中α，a* 為 Lagrange 因子。神經(jīng)網(wǎng)絡通過大量數(shù)據(jù)的自學習，建立船體外板曲面成形的機理模型，即專家系統(tǒng)的推理機，自動給出任意船體外板的加工參考線，實現(xiàn)水火彎板的自動化和數(shù)字化。
權(quán)利要求
1.ー種船體外板曲面成形的方法，該方法是通過水火彎板數(shù)控設(shè)備的大量實際操作，記錄熟練操作エ的經(jīng)驗知識，將大量加工エ藝參數(shù)儲存到數(shù)據(jù)庫，形成專家系統(tǒng)的知識庫；當經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累到一定程度后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡建立水火彎板的機理模型，形成專家系統(tǒng)的推理機；通過專家系統(tǒng)的推理機，水火彎板數(shù)控設(shè)備自動給出加工軌跡，實現(xiàn)水火彎板的全部自動化和數(shù)字化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種船體外板曲面成形的方法，其特征是在形成專家系統(tǒng)的知識庫的實際過程中，其エ藝流程包括 a、導入新船板Tribon數(shù)據(jù)，顯示器顯示船體外板三維數(shù)據(jù)； b、測量船板頂角數(shù)據(jù)； C、操作エ劃線，確定加工參數(shù)； d、數(shù)控設(shè)備沿軌跡加工； e、記錄軌跡； f、激光測量船板曲面數(shù)據(jù)； g、如果曲面數(shù)據(jù)符合精度要求，則進入下一歩，如果曲面數(shù)據(jù)不符合精度要求，則返回到流程C、劃線，確定加工參數(shù)； h、記錄加工軌跡和加工エ藝參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種船體外板曲面成形的方法，其特征是在形成專家系統(tǒng)的推理機過程中，采用神經(jīng)網(wǎng)絡的ー種類型即支持向量機(Support Vector Machine,簡稱SVM)建模，SVM輸入包括環(huán)境因素、船板自身參數(shù)和加工エ藝參數(shù)，輸出為加工軌跡；其中環(huán)境因素包括加工時的溫度和濕度、船板自身參數(shù)包括船板外形尺寸、板厚和材質(zhì)、加工エ藝參數(shù)包括焰道寬度、火焰功率、加熱溫度、水火炬和水流量，神經(jīng)網(wǎng)絡通過大量數(shù)據(jù)的自學習，建立船體外板曲面成形的機理模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及船舶工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種船體外板曲面成形的方法。該方法是通過水火彎板數(shù)控設(shè)備的大量實際操作，記錄熟練操作工的經(jīng)驗知識，將大量加工工藝參數(shù)儲存到數(shù)據(jù)庫，形成專家系統(tǒng)的知識庫；當經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累到一定程度后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡建立水火彎板的機理模型，形成專家系統(tǒng)的推理機；通過專家系統(tǒng)的推理機，水火彎板數(shù)控設(shè)備自動給出加工軌跡，實現(xiàn)水火彎板的全部自動化和數(shù)字化。本發(fā)明提供一種船體外板曲面成形的方法，通過該方法可以大幅度減輕造船企業(yè)工人的勞動強度，改善工人的工作條件，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的成品率。
文檔編號G06F17/50GK102682139SQ20111006377
公開日2012年9月19日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者李彥, 齊亮 申請人:鎮(zhèn)江億海軟件有限公司, 齊亮