船舶三維數(shù)控彎板機(jī)的曲面配準(zhǔn)方法研究.pdf

1、船舶三維數(shù)控彎板機(jī)是一種加工雙曲度船舶外板的自動(dòng)化冷彎加工設(shè)備，其因采用“非對(duì)壓多壓頭”的可重構(gòu)模具技術(shù)，解決了板材壓痕、邊緣起皺等成形缺陷，可高效率、高質(zhì)量、柔性連續(xù)地加工出表面光順的雙曲度船舶外板。
　　該彎板機(jī)沖壓板材時(shí)，經(jīng)過多次的―下模調(diào)形—上模施壓“成形測(cè)量”，即可逐步補(bǔ)償板材回彈、保證板材成形精度。下模的首次調(diào)形僅以理論曲面為目標(biāo)，后續(xù)調(diào)形要在理論曲面基礎(chǔ)上加入回彈量補(bǔ)償。上模施壓后的上移卸載過程中，板材先因回彈產(chǎn)生形

2、狀變化，后因失去上模約束在下模上發(fā)生位置變化。測(cè)量成形板材得到成形曲面，將其與理論曲面作比較可得板材回彈量。但板材的位置變化使成形曲面與理論曲面產(chǎn)生空間位置偏差，使計(jì)算的板材回彈量不夠準(zhǔn)確，影響到下模的后續(xù)調(diào)形。減小兩個(gè)曲面間的空間位置偏差所涉及的關(guān)鍵技術(shù)是曲面配準(zhǔn)。
　　本文將曲面配準(zhǔn)應(yīng)用到船舶三維數(shù)控彎板機(jī)中，以獲取更準(zhǔn)確的板材回彈量，更好的指導(dǎo)下模的后續(xù)調(diào)形，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.結(jié)合彎板機(jī)的加工實(shí)際，修正成形曲

3、面點(diǎn)云的邊緣壞點(diǎn)。使用―點(diǎn)“三角形”法對(duì)理論曲面做先內(nèi)插加密網(wǎng)格，后直接三角劃分的三角剖分，用三角網(wǎng)格表征理論曲面。通過MATLAB/C混編的方式實(shí)現(xiàn)壞點(diǎn)修正和三角剖分工作；
　　2.通過MATLAB/C混編的方式建立理論曲面三角網(wǎng)格格點(diǎn)的三維KD-Tree（K Dimension Tree，K維樹）結(jié)構(gòu)，快速查找成形曲面測(cè)點(diǎn)在理論曲面上的最近網(wǎng)格點(diǎn)，為曲面配準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)；
　　3.通過MATLAB/C混編的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)定位和I

4、CP結(jié)合的曲面配準(zhǔn)，即先做重合成形曲面與理論曲面的重心和近似法矢的曲面預(yù)定位，后在ICP（Iterative Closest Point，迭代最近點(diǎn)）配準(zhǔn)中，用KD-Tree結(jié)構(gòu)和SVD（Singular Value Decomposition，奇異值分解）分解求得成形曲面的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，將其和理論曲面做出最優(yōu)貼合；
　　4.確定計(jì)算回彈量的方法，用云圖顯示回彈量分布。對(duì)不同板型外板做曲面配準(zhǔn)，結(jié)果顯示：對(duì)理論曲面作不同密度的三角