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船体外板加工成形自动检测模型研究

作　者: 赵凯
导　师: 郑绍春
学　校: 武汉理工大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 非接触测量成形检测数字样板检测法曲线拟合样条函数
分类号: U671
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要

目前在船体建造过程中,钢板弯曲加工之前的船体设计、放样、展开、号料、切割均实现了数字化,其后的装配、焊接均实现了机械化和流水线化,只有船体外板的成形加工和检测环节仍然依靠手工。目前船厂所广泛使用的是三角样板和活络样板对样法。制作三角样板,不仅会浪费大量的材料,且效率低下,工人工作环境较差。后来人们研究出活络样板,虽然在节省材料和制作效率方面有了较大进步,但其本质仍是手工检测,效率和精度难以大幅提高,成为制约造船生产效率提高的瓶颈。造船工程技术人员现在正研究一种用先进的计算机非接触测量方法替代使用样条、样板、样箱对样的传统方法,提高船板加工效率和检测数据的可信度,为高精度造船提供一个高效的测量手段,同时节省大量制作样板的材料,改善现场工作条件,为实现数控加工提供技术保障。本论文提出了一种数字样板检测方法:它借鉴活络样板检验技术,利用非接触式激光测量装置以及位移传感器,采集钢板表面各条肋位处一系列离散点的三维坐标,经过若干次的三维坐标转换,与理论肋骨型线的数据进行对比,对船体外板的横向、纵向、扭曲以及光顺性成形进行判别。检测模型的建立还需要考虑硬件设备等其他因素。本方法主要涉及到测量路径选择、坐标系建立、坐标变换、曲线拟合、成形偏差分析等。本检测模型的主要特点包括:一、借鉴活络样板的检测方法,通过距离传感器获取选定肋位处一系列点的三维坐标,以点构线,用线代面,构建数字样板检测基础。二、采用非接触式检测,省去了制作样板的过程,只需提供肋骨型线即可。而且在测量时,检测装置(如激光传感器)不影响成形装置的加工,有利于实现板材自动成形加工。三,采用抓手装置定位测量点(抓手装置的夹持器夹持钢板两端,加工和测量过程中为从动状态)。通过抓手装置完成测量点的定位,为三维测量坐标系的建立、坐标变换、曲线拟合和成形偏差分析等奠定基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章引言  9-14
  1.1 研究背景  9
  1.2 目前技术状况  9-10
  1.3 和本课题有关的国内外研究现状  10-12
  1.4 论文的主要内容  12
  1.5 检测模型的特点  12-14
第2章三维测量及重构技术  14-30
  2.1 测量技术  14-18
    2.1.1 接触式测量  14
    2.1.2 非接触式测量  14-18
  2.2 逆向工程的概念及应用  18-19
  2.3 常用曲线曲面拟合方法  19-30
    2.3.1 曲线拟合的一般方法  19-21
    2.3.2 曲面拟合的方法  21
    2.3.3 非均匀有理B样条曲线──NURBS  21-23
    2.3.4 分段三次多项式样条函数  23-30
第3章板材测量模型的建立  30-49
  3.1 检测模型的软、硬件平台  30-33
    3.1.1 检测模型的硬件构成  30-31
    3.1.2 检测模型的软件平台  31-33
  3.2 手工样板检测方法  33-38
    3.2.1 三角样板  33-35
    3.2.2 活络样板  35-38
  3.3 数字样板检测法  38-44
    3.3.1 数字样板检测法原理  39-43
    3.3.2 坐标系统的建立  43
    3.3.3 测量点的分布  43-44
  3.4 坐标变换  44-49
    3.4.1 绕z轴旋转  44-45
    3.4.2 绕x轴旋转  45-47
    3.4.3 绕y轴的旋转和平移  47-49
第4章成形判别  49-59
  4.1 钢板成形加工精度标准  49
  4.2 成形的判别方法  49-58
    4.2.1 横向成形的判别  49-52
    4.2.2 纵向成形的判别  52-54
    4.2.3 扭曲成形的判别  54
    4.2.4 光顺性的判别  54-58
  4.3 其他需要考虑的因素  58-59
第5章总结  59-61
  5.1 结论  59
  5.2 进一步的研究  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
附录利用VC++6.0计算三次样条函数插值和c_i、e_i值的程序  67-69

船体外板加工成形自动检测模型研究

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