虚实结合的船板变形检测和工艺指导系统的研究与开发

发布时间：2020-02-18 05:18

【摘要】：针对船板在船板制造过程中出现的变形问题,船厂必须采用一定的精度测量手段来检测船板变形,并选用合适的火工矫正工艺来矫正船板变形。目前国内大多数造船厂采用离线测量手段检测变形,并主要依靠操作工人的经验选用火工矫正工艺,这使得船板制造过程无法即时评估船板的形状精度,效率低,可控性差,船板质量无法得到保证。因此,实现船板变形的在线检测和工艺指导是提高船板制造的效率和质量的关键。本文研究虚拟场景和真实场景中的模型位姿注册问题,建立与真实场景对应物体的初始位姿一致的虚拟场景,并研究操作过程同步更新的原理,实现虚拟场景与真实场景在操作过程中保持对应一致的关系。在虚实注册和同步更新的前提下,实现矫正操作指引即根据虚拟场景中的位置与形状信息在真实场景中在线指示矫正区域的位置与形状。研究快速测量与定位指示一体化方法,研制出由二维转台和激光测距传感器组成的硬件设备,实现变形在线测量和定位指示一体化。基于SVD矩阵算法和ICP算法实现船板测量点云和船板虚拟点云的点云配准,并基于对点估计算法计算出船板的形状偏差。将目前口头经验性的火工矫正操作进行标准化、参数化,形成火工矫正工艺。开发基于工艺规则推理的火工矫正工艺数据库,根据船板变形参数和用户设置的船板结构参数,从火工矫正工艺数据库中自动选择出合适的火工矫正工艺。本文基于虚拟现实研究并开发了一套软硬件系统平台,实现变形在线检测与矫正工艺指导一体化。以真实船板的变形检测和变形矫正为例,验证了该系统平台对于船板制造现场的实用性。本文提出的在线检测与工艺指导一体化方法,不仅可以用于造船工业,还可以用于航空航天、汽车制造等诸多工业领域。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U671;U673.3

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本文编号：2580620