一种基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及水火弯板加工领域，更具体地，设及一种基于肋骨线曲率的水火弯板 焰道生成方法。
【背景技术】
[0002] 水火弯板也称线状加热成型（line heating或line heat of forming),它是一种 利用金属板局部受热高溫冷却后产生的局部热弹塑性变形而达到整体弯曲的一种成型工 艺。水火弯板成形工艺方法于二十世纪五六十年代起源于日本，由于加工快、操作灵活、不 需要其他设备及适于复杂形状的成形加工等优点，被迅速而广泛应用于世界各地的船厂 中，并成为了双曲度外板的主要加工方式。目前几乎所有的双曲度船体外板都是采用水火 弯板技术形成的。
[0003] 现今，世界各大造船厂制作船体外板时所采用的水火弯板焰道布置方法多为经验 法，即依据经验丰富的烧板师傅进行手工测量和判断来确定焰道的具体位置。此方法在一 定范围内能够起到良好的效果，但却缺少规范及量化的标准，也无法进行规模化和自动化 的焰道生成。而随着科技的发展，船体制造机械化、自动化将是时代潮流的趋势。因此，作为 船体外板制作关键的水火弯板技术也将面临自动化的革新，而该工艺的核屯、一焰道布置也 需进行自动化的生成。
[0004] 水火弯板的焰道布置需要依据目标板的形状进行，而船体外板的轮廓可W用其肋 骨线进行表示。由此可见，W船体外板的肋骨线为基础，利用计算机对水火弯板的焰道进行 计算并布置将是一个行之有效方法。
【发明内容】
[0005] 本发明提出一种基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成的技术方法，通过此方法解 决了水火弯板焰道生成及布置问题。
[0006] 为实现W上发明目的，采用的技术方案是：
[0007] -种基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，包括W下步骤：
[000引S1.在目标板肋骨线上任取一点，并在待检测板肋骨线上找到与之对应的点；
[0009] S2.计算目标板肋骨线点、待检测板肋骨线点的高斯曲率，并根据高斯曲率，计算 目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率，然后根据求取的匹配率判断待检测板肋骨 线点是否为焰道点；
[0010] S3.对待检测板肋骨线上所有的点进行步骤S1、S2的操作；
[0011] S4.将所有的焰道点连接起来，生成焰道。
[0012] 优选地，所述计算目标板肋骨线点、待检测板肋骨线点高斯曲率的具体过程如下： 目标板肋骨线、待检测板肋骨线上的0点有唯一的法向量和多个切向量，法向量与不同切向 量所确定的平面与曲面相交形成的多条相交曲线在0点会有不同的曲率，不同曲率中的最 大值kmax和最小值kmin为主曲率；
[OOU] 高斯曲率(k)=曲率最大值(kmax)*曲率最小值(kmin)。
[0014]优选地，所述步骤S2,计算目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率的具体 过程如下：
[001引设Κη'为目标板肋骨线上的点，其高斯曲率为kn' ；而Κη为检测板上与Κη'对应的 点，其高斯曲率为kn，则匹配率ζ表示为：
[0016]
[0017]优选地，步骤S2中，若目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率大于等于 10%，则将待检测板肋骨线点判定为焰道点。
【附图说明】
[001引图1为曲率求解示意图。
[0019]图2为高斯曲率求解示意图。
[0020] 图3为目标板肋骨线和检测板肋骨线的侧视图。
[0021] 图4为焰道布置图。
【具体实施方式】
[0022] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0023] W下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
[0024] 实施例1
[0025] 本发明提供了一种基于肋骨线高斯曲率的水火弯板焰道生成方法，其包括W下步 骤：
[0026] (1)计算高斯曲率
[0027] 在计算高斯曲率前需先确定其两个主曲率。如图1所示，曲线L上Ρ点的曲率等于过 该点的线切圆半径的倒数，即Ρ点的曲率化)等于曲率半径(r)的倒数，具体计算公式为：
[0028]
(1)'
[0029] 对于曲面上某一点而言，该点具有一个法向量和无数个切向量。该法向量和一个 切向量所确定的面与曲面相交于一条曲线，通过该曲线可W计算出该点的曲率。而法向量 和不同切向量所确定的面与曲面相交与不同的曲线，计算出该点的曲率不同。其中，曲率最 大值(kmax)和最小值(kmin)为该点的主曲率化），而高斯曲率等于主曲率的乘积，即：
[0030] 高斯曲率化）=曲率最大值化max)*曲率最小值化min) (2)
[0031 ]如图2所示，曲面α中的P点，其法向量η和两个切向量tl和t2所确定的面与曲面α分 别相交于交线1和交线2。由公式（1)可分别算出运两条交线在Ρ点的曲率。WP点为原点，在 切平面上均匀取360个切向量，用上述方法算出切向量所对应的交线在Ρ点的曲率。其中，曲 率最大值(kmax)和最小值(kmin)即为Ρ点的高斯曲率化）。而Ρ点的高斯曲率k = kma巧kmin。
[0032] (2)判定焰道点
[0033] 我们将分别比较目标板肋骨线上的点与检测板上相应点的高斯曲率，W判断该点 弯曲程度是否达标，进而判定其是否为焰道点。如图3所示，Κη'为目标板肋骨线上的点，而 Κη为检测板上与Κη '对应的点。具体过程如下：
[0034] 首先，通过公式（1)、（2)可W算出目标板肋骨线上点Κη'的高斯曲率(kn'）和检测 板上对应点Κη的高斯曲率化η);
[0035] 其次，计算检测板上点的匹配率。检测板上点的匹配率定义为目标板肋骨线上点 的高斯曲率和检测板上对应点高斯曲率差值的绝对值，与检测板上点的高斯曲率的比值。 W图3中Κ1和ΚΓ点为例，Κ1点的匹配率等于ΚΓ点的高斯曲率与Κ1点的高斯曲率差值的绝 对值，与Κ1点高斯曲率的比值。公式表达为：
[0036]
[0037] 最后，判断检测板上的点是否为焰道点。当匹配率ζ大于等于10%时，表明该点未 能与肋骨线上对应点匹配成功，即为焰道点。否则，表明该点未与肋骨线上对应点匹配成 功，为非焰道点。
[0038] 重复W上3个步骤，将检测板上所有点的匹配率计算出来，并判断是否为焰道点。
[0039] (3)连接焰道点，实现焰道布置。
[0040] 依据横向弯曲、纵向弯曲和斜向弯曲的不同要求分别连接焰道点，实现焰道的布 置。W图4为例，若需要船体外板进行纵向收缩，则如图a)所示，按横向连接焰道点，进行横 向焰道布置;若需要船体外板进行横向收缩，则如图b)所示，按纵向连接焰道点，进行纵向 布置焰道;若需要船体外板进行斜向扭曲收缩，则如图C)所示，按斜向连接焰道点，进行斜 向焰道布置。
[0041] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 W做出其它不同形式的变化或变动。运里无需也无法对所有的实施方式予W穷举。凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求 的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，其特征在于:包括W下步骤：51. 在目标板肋骨线上任取一点，并在待检测板肋骨线上找到与之对应的点；52. 计算目标板肋骨线点、待检测板肋骨线点的高斯曲率，并根据高斯曲率，计算目标 板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率，然后根据求取的匹配率判断待检测板肋骨线点 是否为焰道点；53. 对待检测板肋骨线上所有的点进行步骤S1、S2的操作；54. 将所有的焰道点连接起来，生成焰道。2. 根据权利要求1所述的基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，其特征在于:所述 计算目标板肋骨线点、待检测板肋骨线点高斯曲率的具体过程如下：目标板肋骨线、待检测 板肋骨线上的0点有唯一的法向量和多个切向量，法向量与不同切向量所确定的平面与曲 面相交形成的多条相交曲线在0点会有不同的曲率，不同曲率中的最大值kmax和最小值kmin 为主曲率； 高斯曲率化)=曲率最大值化max)*曲率最小值化"in)。 3 .根据权利要求2所述的基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，其特征在于:所述 步骤S2，计算目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率的具体过程如下： 设Κη'为目标板肋骨线上的点，其高斯曲率为kn'；而Κη为检测板上与垃1'对应的点，其高 斯曲率为kn，则匹配率ζ表示为：4.根据权利要求3所述的基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，其特征在于:步骤 S2中，若目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率大于等于10%，则将待检测板肋骨 线点判定为焰道点。
【专利摘要】本发明涉及一种基于肋骨线曲率的水火弯板焰道生成方法，包括以下步骤：S1.在目标板肋骨线上任取一点，并在待检测板肋骨线上找到与之对应的点；S2.计算目标板肋骨线点、待检测板肋骨线点的高斯曲率，并根据高斯曲率，计算目标板肋骨线点与待检测板肋骨线点的匹配率，然后根据求取的匹配率判断待检测板肋骨线点是否为焰道点；S3.对待检测板肋骨线上所有的点进行步骤S1、S2的操作；S4.将所有的焰道点连接起来，生成焰道。
【IPC分类】B21D11/20
【公开号】CN105562492
【申请号】CN201610066141
【发明人】程良伦, 韦宝刚, 黄浩坚, 潘伟杰
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月29日