本文關(guān)鍵詞：船體外板成形火路決策算法研究

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【摘要】：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。由于自動化程度非常低,這些復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)驗影響。在目前這種生成方式下,有非常多的弊端,一個是生成效率非常低,需要大量人工來實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)；二是質(zhì)量控制艱難,質(zhì)量波動幅度較大,無法保證不同型號,甚至同一型號的船只生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性�，F(xiàn)有水火彎板加工系統(tǒng)對于實現(xiàn)自動化加工方面有了很大的發(fā)展,能夠解決部分成形不太復雜的板材的自動化加工,或能解決水火彎板工藝中的部分流程。目前的自動化加工系統(tǒng)由三個部分組成,分別實現(xiàn)工藝流程的不同階段。三個部分是：實現(xiàn)采集待加工鋼板的點云坐標數(shù)據(jù)的三維掃描檢測系統(tǒng),實現(xiàn)焰槍與水槍指令運動的多軸運動控制系統(tǒng),實現(xiàn)火路規(guī)劃決策的專家系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)與運動系統(tǒng)使得加工系統(tǒng)自動化,而專家系統(tǒng)實現(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。國內(nèi)外研究中已經(jīng)解決了水火彎板的工藝與建模問題、小曲度且不復雜鋼板的火路決策問題,仍然對于火路決策沒有得到很好的解決,本文主要針對以上未解決的問題進行深入研究并軟件實現(xiàn),實現(xiàn)大曲率鋼材成形的智能化加工。首先對水火彎板國內(nèi)外現(xiàn)狀進行了分析,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,然后分析加工過程受熱收縮的數(shù)學模型以及影響形變的客觀因子；然后在此基礎(chǔ)上針對不同板材的特征,提出了帆形板與鞍形板的曲面展開算法,錐形板和扭曲板的高度差算法,以及利于生產(chǎn)的特征點的弦距線算法,設(shè)計了火路決策的算法,最后通過實驗驗證了算法的有效性主要做的工作有：(1)綜合分析了國內(nèi)外船體外板成形工藝,曲面擬合,工藝參數(shù)、數(shù)學模型建立,火路算法、以及機器學習算法在工程領(lǐng)域的應用的研究。(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等(3)研究同一坐標系下加熱方式,加熱參數(shù)對于鋼板產(chǎn)生的形變進行了數(shù)學建模,使得輸入和輸出之間有一定規(guī)律的數(shù)學聯(lián)系。(4)研究大曲率板材火路決策問題；對于不同類型板材的特征進行了深入詳細的研究,解決了精確的三維火路位置決策問題(6)最后實現(xiàn)算法完成上述功能,通過實驗驗證,解決了本課題要解決的問題。本課題針對問題：分析板材形變的與加熱因子的數(shù)學模型；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),實現(xiàn)該數(shù)據(jù)的決策過程,提高了加工系統(tǒng)的智能化程度,加工效率,以及質(zhì)量的穩(wěn)定性,對于船舶制造業(yè)的制造能力提升有著積極的推動作用。
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U671.3

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