船舶三維數(shù)控彎板機的曲面配準方法研究.pdf

1、船舶三維數(shù)控彎板機是一種加工雙曲度船舶外板的自動化冷彎加工設備，其因采用“非對壓多壓頭”的可重構模具技術，解決了板材壓痕、邊緣起皺等成形缺陷，可高效率、高質量、柔性連續(xù)地加工出表面光順的雙曲度船舶外板。
　　該彎板機沖壓板材時，經(jīng)過多次的―下模調形—上模施壓“成形測量”，即可逐步補償板材回彈、保證板材成形精度。下模的首次調形僅以理論曲面為目標，后續(xù)調形要在理論曲面基礎上加入回彈量補償。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，使計算的板材回彈量不夠準確，影響到下模的后續(xù)調形。減小兩個曲面間的空間位置偏差所涉及的關鍵技術是曲面配準。
　　本文將曲面配準應用到船舶三維數(shù)控彎板機中，以獲取更準確的板材回彈量，更好的指導下模的后續(xù)調形，主要研究內容如下：
　　1.結合彎板機的加工實際，修正成形曲

3、面點云的邊緣壞點。使用―點“三角形”法對理論曲面做先內插加密網(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混編的方式實現(xiàn)壞點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)格格點的三維KD-Tree（K Dimension Tree，K維樹）結構，快速查找成形曲面測點在理論曲面上的最近網(wǎng)格點，為曲面配準奠定基礎；
　　3.通過MATLAB/C混編的方式實現(xiàn)預定位和I

4、CP結合的曲面配準，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定位，后在ICP（Iterative Closest Point，迭代最近點）配準中，用KD-Tree結構和SVD（Singular Value Decomposition，奇異值分解）分解求得成形曲面的最優(yōu)運動參數(shù)，將其和理論曲面做出最優(yōu)貼合；
　　4.確定計算回彈量的方法，用云圖顯示回彈量分布。對不同板型外板做曲面配準，結果顯示：對理論曲面作不同密度的三角