逆向设计技术在船模型线数字化检测中的应用

发布时间：2021-06-30 14:26

　　在船模型线数字化检测中,传统方法由于在表面数据曲面拟合过程中,点云数据与重构曲面之间偏差程度过大,会导致曲面重构精度达不到设定的允差要求。为此,分析逆向设计技术在船模型线数字化检测中应用。首先,基于逆向设计技术获取船模型数据,根据曲面几何特征填补空白数据区域,经过矩阵变换统一船模型和测量模型的坐标系,然后依据最小距离法原理完成对船模型线的数字化检测。实验结果表明,与应用其他技术的检测方法相比,基于逆向设计技术的船模型线数字化检测方法误差更小,误差分布区域面积小,其曲面重构精度更高,能够满足设定的允差要求。 

【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(16)北大核心

【文章页数】：3 页

【部分图文】：

逆向设计流程Fig.1Reversedesignprocess

α00001，(2)hy=cosα0sinα00100sinα0cosα00001，(3)hz=cosαsinα00sinαcosα0000100001。(4)由此可以看出，对其中一个模型进行相应的变换，就可以使两模型处于同一坐标系下。1.3检测船模型线数字化数据统一模型坐标系后，点云数据具备了检测线数据的性质，在检测线数据时基于最小距离原理遍历线数据点。最小距离法原理如图2所示。图2最小距离法原理图Fig.2Schematicdiagramoftheminimumdistancemethoda1a2a3b1b2b3a1b1a2a1b2b1a1a2a3b1b2b3a2a1a3a1b2b1b3b1S1=a2a1K1=b2b1S2S3K2K3在统一的坐标系下，设定最小距离，然后沿着线方向顺序比较相邻两点间的距离，排除距离较大的点。假定两模型的线数据对应的点分别为：，，和，，，在检测过程中将变换到上，将变换到上，最后将包含，，的面变换到，，。具体过程如下：计算，和，，令，，计算，，，，过程如下：{K3=K1×(a3a1)S3=S1×(b3b1)，(5){K2=K3×K1S2=S3×S1，(6)S1S2S3K1K2K3SK由求得的，，，，，分别构成右手正交坐标系，遍历所有点，将坐标系下的点变换成坐标系下的点，依据最小距离法原理，排除距离较大的点，完成对船模型线的数字化检测。2船模型线数字化检测实验研究2.1确定评定

褂玫??扑憔卣?和矩阵为最优的解，求出实际数据点与理论模型间的距离值，测量出的最小距离值即为最小误差值。依据误差值的大小分析曲面重构精度，从而完成对船模型线数字化检测的实验分析。2.2实验结果及分析图3为应用不同技术的检测方法的误差评定结果，其中深色区域表示误差较大的区域，灰色区域表示误差较小的区域。通过图中颜色的深浅，可以判断出船模型曲面的模型线检测误差随形状的变化情况。为了更直观地对比不同技术在船模型线数字化检测中的应用情况，统计部分误差数据。结果如表1所示。图3应用不同技术的检测误差评定结果Fig.3Evaluationresultsofdetectionerrorsusingdifferenttechnologies表1中误差结果1为应用ICP算法的数字化检测方法的实验结果，误差结果2为应用CMM技术的数字化检测方法的实验结果，误差结果3为应用逆向设计技术的数字化检测方法的实验结果。结合实验结果可知，应用逆向设计技术的船模型线数字化检测中误差为0.0037，更能满足实际项目中的允差需求。3结语在将逆向设计技术应用于船模型线数字化检测的过程中，本研究利用矩阵变换、曲面几何特征和最小距离法等理论，解决了以往应用其他技术的检测方法存在的弊端。参考文献：岑长裔.相似伴流的模拟与船模-实船性能相似的实现[J].船舶工程,2018,40(S1):42–45+74.[1]张立,陈建挺,陈伟民,等.标准船模的阻力单航次试验不确定度分析[J].华中科技大学学报(自然科学版),2020,48(04):85–90.[2]李卫民,唐兆丰,冯帅.基于正/逆向技术的模型重构研究[J].机床与液压,2020,48(02):158–162.[3]管官,顾文文,杨蕖.基于逆向工程的船用螺旋桨数字化检

【参考文献】：
期刊论文
[1]标准船模的阻力单航次试验不确定度分析[J]. 张立,陈建挺,陈伟民,马雪泉.  华中科技大学学报(自然科学版). 2020(04)
[2]基于正/逆向技术的模型重构研究[J]. 李卫民,唐兆丰,冯帅.  机床与液压. 2020(02)
[3]基于逆向工程的船用螺旋桨数字化检测方法[J]. 管官,顾文文,杨蕖.  船海工程. 2018(05)
[4]相似伴流的模拟与船模-实船性能相似的实现[J]. 岑长裔.  船舶工程. 2018(S1)



本文编号：3257914