在船模型線數(shù)字化檢測中,傳統(tǒng)方法由于在表面數(shù)據(jù)曲面擬合過程中,點(diǎn)云數(shù)據(jù)與重構(gòu)曲面之間偏差程度過大,會導(dǎo)致曲面重構(gòu)精度達(dá)不到設(shè)定的允差要求。為此,分析逆向設(shè)計技術(shù)在船模型線數(shù)字化檢測中應(yīng)用。首先,基于逆向設(shè)計技術(shù)獲取船模型數(shù)據(jù),根據(jù)曲面幾何特征填補(bǔ)空白數(shù)據(jù)區(qū)域,經(jīng)過矩陣變換統(tǒng)一船模型和測量模型的坐標(biāo)系,然后依據(jù)最小距離法原理完成對船模型線的數(shù)字化檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與應(yīng)用其他技術(shù)的檢測方法相比,基于逆向設(shè)計技術(shù)的船模型線數(shù)字化檢測方法誤差更小,誤差分布區(qū)域面積小,其曲面重構(gòu)精度更高,能夠滿足設(shè)定的允差要求。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(16)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

逆向設(shè)計流程Fig.1Reversedesignprocess

α00001，(2)hy=cosα0sinα00100sinα0cosα00001，(3)hz=cosαsinα00sinαcosα0000100001。(4)由此可以看出，對其中一個模型進(jìn)行相應(yīng)的變換，就可以使兩模型處于同一坐標(biāo)系下。1.3檢測船模型線數(shù)字化數(shù)據(jù)統(tǒng)一模型坐標(biāo)系后，點(diǎn)云數(shù)據(jù)具備了檢測線數(shù)據(jù)的性質(zhì)，在檢測線數(shù)據(jù)時基于最小距離原理遍歷線數(shù)據(jù)點(diǎn)。最小距離法原理如圖2所示。圖2最小距離法原理圖Fig.2Schematicdiagramoftheminimumdistancemethoda1a2a3b1b2b3a1b1a2a1b2b1a1a2a3b1b2b3a2a1a3a1b2b1b3b1S1=a2a1K1=b2b1S2S3K2K3在統(tǒng)一的坐標(biāo)系下，設(shè)定最小距離，然后沿著線方向順序比較相鄰兩點(diǎn)間的距離，排除距離較大的點(diǎn)。假定兩模型的線數(shù)據(jù)對應(yīng)的點(diǎn)分別為：，，和，，，在檢測過程中將變換到上，將變換到上，最后將包含，，的面變換到，，。具體過程如下：計算，和，，令，，計算，，，，過程如下：{K3=K1×(a3a1)S3=S1×(b3b1)，(5){K2=K3×K1S2=S3×S1，(6)S1S2S3K1K2K3SK由求得的，，，，，分別構(gòu)成右手正交坐標(biāo)系，遍歷所有點(diǎn)，將坐標(biāo)系下的點(diǎn)變換成坐標(biāo)系下的點(diǎn)，依據(jù)最小距離法原理，排除距離較大的點(diǎn)，完成對船模型線的數(shù)字化檢測。2船模型線數(shù)字化檢測實(shí)驗(yàn)研究2.1確定評定

褂玫??撲憔卣?和矩陣為最優(yōu)的解，求出實(shí)際數(shù)據(jù)點(diǎn)與理論模型間的距離值，測量出的最小距離值即為最小誤差值。依據(jù)誤差值的大小分析曲面重構(gòu)精度，從而完成對船模型線數(shù)字化檢測的實(shí)驗(yàn)分析。2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析圖3為應(yīng)用不同技術(shù)的檢測方法的誤差評定結(jié)果，其中深色區(qū)域表示誤差較大的區(qū)域，灰色區(qū)域表示誤差較小的區(qū)域。通過圖中顏色的深淺，可以判斷出船模型曲面的模型線檢測誤差隨形狀的變化情況。為了更直觀地對比不同技術(shù)在船模型線數(shù)字化檢測中的應(yīng)用情況，統(tǒng)計部分誤差數(shù)據(jù)。結(jié)果如表1所示。圖3應(yīng)用不同技術(shù)的檢測誤差評定結(jié)果Fig.3Evaluationresultsofdetectionerrorsusingdifferenttechnologies表1中誤差結(jié)果1為應(yīng)用ICP算法的數(shù)字化檢測方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，誤差結(jié)果2為應(yīng)用CMM技術(shù)的數(shù)字化檢測方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，誤差結(jié)果3為應(yīng)用逆向設(shè)計技術(shù)的數(shù)字化檢測方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，應(yīng)用逆向設(shè)計技術(shù)的船模型線數(shù)字化檢測中誤差為0.0037，更能滿足實(shí)際項目中的允差需求。3結(jié)語在將逆向設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于船模型線數(shù)字化檢測的過程中，本研究利用矩陣變換、曲面幾何特征和最小距離法等理論，解決了以往應(yīng)用其他技術(shù)的檢測方法存在的弊端。參考文獻(xiàn)：岑長裔.相似伴流的模擬與船模-實(shí)船性能相似的實(shí)現(xiàn)[J].船舶工程,2018,40(S1):42–45+74.[1]張立,陳建挺,陳偉民,等.標(biāo)準(zhǔn)船模的阻力單航次試驗(yàn)不確定度分析[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,48(04):85–90.[2]李衛(wèi)民,唐兆豐,馮帥.基于正/逆向技術(shù)的模型重構(gòu)研究[J].機(jī)床與液壓,2020,48(02):158–162.[3]管官,顧文文,楊蕖.基于逆向工程的船用螺旋槳數(shù)字化檢

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]標(biāo)準(zhǔn)船模的阻力單航次試驗(yàn)不確定度分析[J]. 張立,陳建挺,陳偉民,馬雪泉.  華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2020(04)
[2]基于正/逆向技術(shù)的模型重構(gòu)研究[J]. 李衛(wèi)民,唐兆豐,馮帥.  機(jī)床與液壓. 2020(02)
[3]基于逆向工程的船用螺旋槳數(shù)字化檢測方法[J]. 管官,顧文文,楊蕖.  船海工程. 2018(05)
[4]相似伴流的模擬與船模-實(shí)船性能相似的實(shí)現(xiàn)[J]. 岑長裔.  船舶工程. 2018(S1)



本文編號：3257914