船體外板加工成型復(fù)雜曲面自動檢測方法的研究.pdf

1、長期以來，水火彎板工藝廣泛應(yīng)用于船體外板復(fù)雜成型曲面的加工制造中，對成型曲面的自動檢測和判別是船體彎板自動化成型加工的關(guān)鍵技術(shù)。目前在船廠的生產(chǎn)中主要是依賴熟練工人的經(jīng)驗采用樣板或樣箱完成檢測。手工經(jīng)驗型的水火彎板檢測方式效率低誤差大，且不能滿足現(xiàn)代造船業(yè)對自動化加工生產(chǎn)的要求，這已經(jīng)成為制約船舶生產(chǎn)周期和質(zhì)量的一個瓶頸。船體外板成型曲面的自動化判別是一個亟待解決的難題，同時也是實現(xiàn)水火彎板自動化加工的重要組成部分。
　　 本文

2、提出了一種基于曲面輪廓度誤差分析的船體外板曲面成型的自動判別方法。主要工作有：
　　 (1)采用激光測量的方式獲取船體外板曲面三維點云數(shù)據(jù)，并對得到的點云進行去噪處理、平滑處理及精簡處理。通過對點云數(shù)據(jù)的去噪處理可有效的抑制噪聲數(shù)據(jù)點對曲面重構(gòu)效果及匹配精度的影響，而點云精簡技術(shù)則大大減少了數(shù)據(jù)量，為后續(xù)工作提供拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)則的點云數(shù)據(jù)。
　　 (2)研究MC(Marching Cubes)算法等值面抽取的基本思想、算法原

3、理及實現(xiàn)方法，分析MC算法執(zhí)行效率偏低的原因后提出改進方法，利用改進的MC算法對激光掃描后的船體外板成型曲面進行了重構(gòu)。
　　 (3)研究曲面輪廓度誤差分析理論，基本ICP(Iterative Closest Point)算法等基本原理，并在搜索對應(yīng)點步驟中提出了基于近鄰關(guān)系的搜索算法，以及采用四元數(shù)法求解ICP算法中的最優(yōu)矩陣。針對基本ICP匹配算法存在的不足，采用先粗后精的兩步法匹配思路進行點云匹配，并采用鞍馬曲面對該匹配算

4、法進行了驗證。
　　 (4)概述了VTK(Visualization Tool Kit)的組成框架，三維繪制原理和基本圖形操作步驟，利用VTK在可視化方面的優(yōu)勢，在Visual C++6.0環(huán)境下結(jié)合面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)了自由曲面的檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了前兩章所述的水火彎板加工成型曲面重構(gòu)以及曲面匹配的過程。
　　 綜上所述，本文以激光非接觸式測量技術(shù)為基礎(chǔ)，以船體外板成型曲面的重構(gòu)為切入點，通過重構(gòu)后測量曲面與設(shè)計模型曲面的匹配