船體外板成形火路決策算法研究.pdf

1、船體外板水火彎板成形技術(shù)，線加熱成形等工藝是現(xiàn)代造船業(yè)中普遍采用的鋼材加工工藝。由于自動(dòng)化程度非常低，這些復(fù)雜的工藝依然依靠人工完成，加工的技術(shù)和質(zhì)量主要為工人的經(jīng)驗(yàn)影響。在目前這種生成方式下，有非常多的弊端，一個(gè)是生成效率非常低，需要大量人工來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn);二是質(zhì)量控制艱難，質(zhì)量波動(dòng)幅度較大，無(wú)法保證不同型號(hào)，甚至同一型號(hào)的船只生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性。
　　現(xiàn)有水火彎板加工系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工方面有了很大的發(fā)展，能夠解決部分

2、成形不太復(fù)雜的板材的自動(dòng)化加工，或能解決水火彎板工藝中的部分流程。目前的自動(dòng)化加工系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，分別實(shí)現(xiàn)工藝流程的不同階段。三個(gè)部分是:實(shí)現(xiàn)采集待加工鋼板的點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)的三維掃描檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焰槍與水槍指令運(yùn)動(dòng)的多軸運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)火路規(guī)劃決策的專家系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)使得加工系統(tǒng)自動(dòng)化，而專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加工系統(tǒng)的智能化。
　　本文主要研究專家系統(tǒng)的核心內(nèi)容，即火路的規(guī)劃與決策。國(guó)內(nèi)外研究中已經(jīng)解決了水火彎板的工藝與建模

3、問(wèn)題、小曲度且不復(fù)雜鋼板的火路決策問(wèn)題，仍然對(duì)于火路決策沒(méi)有得到很好的解決，本文主要針對(duì)以上未解決的問(wèn)題進(jìn)行深入研究并軟件實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)大曲率鋼材成形的智能化加工。
　　首先對(duì)水火彎板國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，總結(jié)了船體的外板類型，以及不同類型板材的加熱火路軌跡特點(diǎn)，然后分析加工過(guò)程受熱收縮的數(shù)學(xué)模型以及影響形變的客觀因子;然后在此基礎(chǔ)上針對(duì)不同板材的特征，提出了帆形板與鞍形板的曲面展開(kāi)算法，錐形板和扭曲板的高度差算法，以及利于生產(chǎn)的特征

4、點(diǎn)的弦距線算法，設(shè)計(jì)了火路決策的算法，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性
　　主要做的工作有:
　　(1)綜合分析了國(guó)內(nèi)外船體外板成形工藝，曲面擬合，工藝參數(shù)、數(shù)學(xué)模型建立，火路算法、以及機(jī)器學(xué)習(xí)算法在工程領(lǐng)域的應(yīng)用的研究。(2)研究船體外板決策的一些限制條件，分析船體外板類型分類，加熱方式的不同類型，不同類型板材的加熱火路軌跡特點(diǎn)等(3)研究同一坐標(biāo)系下加熱方式，加熱參數(shù)對(duì)于鋼板產(chǎn)生的形變進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，使得輸入和輸出之間有一

5、定規(guī)律的數(shù)學(xué)聯(lián)系。(4)研究大曲率板材火路決策問(wèn)題;對(duì)于不同類型板材的特征進(jìn)行了深入詳細(xì)的研究，解決了精確的三維火路位置決策問(wèn)題(6)最后實(shí)現(xiàn)算法完成上述功能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，解決了本課題要解決的問(wèn)題。
　　本課題針對(duì)問(wèn)題:分析板材形變的與加熱因子的數(shù)學(xué)模型;分析總結(jié)水火彎板的工藝特征，分析在加熱和形變模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)目標(biāo)板材數(shù)據(jù)與掃描所得的待加工板材數(shù)據(jù)生成火路位置數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)的決策過(guò)程，提高了加工系統(tǒng)的智能化程度，加工效率