船体外板成形火路决策算法研究

发布时间：2017-11-24 17:07

  本文关键词：船体外板成形火路决策算法研究

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【摘要】：船体外板水火弯板成形技术,线加热成形等工艺是现代造船业中普遍采用的钢材加工工艺。由于自动化程度非常低,这些复杂的工艺依然依靠人工完成,加工的技术和质量主要为工人的经验影响。在目前这种生成方式下,有非常多的弊端,一个是生成效率非常低,需要大量人工来实现规模生产；二是质量控制艰难,质量波动幅度较大,无法保证不同型号,甚至同一型号的船只生产的质量稳定性和一致性。现有水火弯板加工系统对于实现自动化加工方面有了很大的发展,能够解决部分成形不太复杂的板材的自动化加工,或能解决水火弯板工艺中的部分流程。目前的自动化加工系统由三个部分组成,分别实现工艺流程的不同阶段。三个部分是：实现采集待加工钢板的点云坐标数据的三维扫描检测系统,实现焰枪与水枪指令运动的多轴运动控制系统,实现火路规划决策的专家系统。检测系统与运动系统使得加工系统自动化,而专家系统实现加工系统的智能化。本文主要研究专家系统的核心内容,即火路的规划与决策。国内外研究中已经解决了水火弯板的工艺与建模问题、小曲度且不复杂钢板的火路决策问题,仍然对于火路决策没有得到很好的解决,本文主要针对以上未解决的问题进行深入研究并软件实现,实现大曲率钢材成形的智能化加工。首先对水火弯板国内外现状进行了分析,总结了船体的外板类型,以及不同类型板材的加热火路轨迹特点,然后分析加工过程受热收缩的数学模型以及影响形变的客观因子；然后在此基础上针对不同板材的特征,提出了帆形板与鞍形板的曲面展开算法,锥形板和扭曲板的高度差算法,以及利于生产的特征点的弦距线算法,设计了火路决策的算法,最后通过实验验证了算法的有效性主要做的工作有：(1)综合分析了国内外船体外板成形工艺,曲面拟合,工艺参数、数学模型建立,火路算法、以及机器学习算法在工程领域的应用的研究。(2)研究船体外板决策的一些限制条件,分析船体外板类型分类,加热方式的不同类型,不同类型板材的加热火路轨迹特点等(3)研究同一坐标系下加热方式,加热参数对于钢板产生的形变进行了数学建模,使得输入和输出之间有一定规律的数学联系。(4)研究大曲率板材火路决策问题；对于不同类型板材的特征进行了深入详细的研究,解决了精确的三维火路位置决策问题(6)最后实现算法完成上述功能,通过实验验证,解决了本课题要解决的问题。本课题针对问题：分析板材形变的与加热因子的数学模型；分析总结水火弯板的工艺特征,分析在加热和形变模型的基础上,根据目标板材数据与扫描所得的待加工板材数据生成火路位置数据,实现该数据的决策过程,提高了加工系统的智能化程度,加工效率,以及质量的稳定性,对于船舶制造业的制造能力提升有着积极的推动作用。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U671.3

【参考文献】

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本文编号：1222963