CN105737787A - 一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，包括以下步骤：S1.在目标板上任取一点，并在待检测板上找到与之对应的点；S2.计算目标板上点、待检测板上点的平均曲率；S3.在S2的基础上，计算待检测板上点与对应目标板上点的平均曲率差值比；S4.重复S1~S3直至计算完待检测板上所有点的平均曲率差值比，然后根据各个点的平均曲率差值比，计算成形合格率，完成成形评价。

Description

一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法

技术领域

本发明涉及水火弯板加工领域，更具体地，涉及一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法。

背景技术

水火弯板也称线状加热成型(lineheating或lineheatofforming)，它是一种利用金属板局部受热高温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工艺形成的。

水火弯板的成形评价是烧制船体外板的重要组成步骤，是衡量烧板效果的关键一步。当今世界上用于衡量水火弯板成形效果的方法多为手工利用卡尺或木楔进行形状对比，完成评价。但此方法技术含量过于粗糙，不能形成量化的评判标准，也不符合烧板自动化发展的时代趋势。

发明内容

本发明针对水火弯板烧制成形效果难以量化判定和评价的难题，提出一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，理论结合实际，充分依据实际工程项目需求对水火弯板曲面成形效果进行量化评价。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，包括以下步骤：

S1.在目标板上任取一点，并在待检测板上找到与之对应的点；

S2.计算目标板上点、待检测板上点的平均曲率；

S3.在S2的基础上，计算待检测板上点与对应目标板上点的平均曲率差值比；

S4.重复S1～S3直至计算完待检测板上所有点的平均曲率差值比，然后根据各个点的平均曲率差值比，计算成形合格率，完成成形评价。

优选地，所述步骤S2计算目标板上点、待检测板上点的平均曲率的具体过程如下：

目标板、待检测板曲面上的O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O点会有不同的曲率，不同曲率中的最大值k_max和最小值k_min为主曲率，平均曲率k＝(k_max+k_min)/2。

优选地，所述步骤S3计算平均曲率差值比的具体过程如下：

平均曲率差值比＝△平均曲率/平均曲率_{(目标板点)}

△平均曲率＝|平均曲率_{(待检测板点)}–平均曲率_{(目标板点)}|。

优选地，所述计算成形合格率的具体过程如下：

成形合格率＝合格点的点数/总点数；

其中合格点为平均曲率差值比小于10％的点。

若成形合格率不小于80％，表示烧板成功，弯曲程度符合要求，否则表示烧板失败，弯曲程度不达要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明以平均曲率为出发点，将其能表示曲面弯曲程度的几何内蕴性质切实运用到水火弯板成形评价的实际工程中，充分发挥平均曲率的内在优势，完成工程项目。此方法可用于造船业中水火弯板的成形评价工作，也可用于一般曲面间的比较应用。

附图说明

图1为曲面交线的示意图；

图2为曲线曲率求解的示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

本发明提供了一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，其包括以下步骤：

(1)寻找对应点

在目标板上任取一点，并在待检测板上找到与之对应的点；

(2)求平均曲率

曲面上一点的平均曲率等于主曲率之和的二分之一，单位为1/长度。如图1所示，曲面上O点有一个且唯一的法向量和多个切向量，法向量与其中一个切向量所确定的平面会和曲面相交形成一条相交曲线，而法向量与不同切向量所确定的平面会和曲面相交形成不同的相交曲线。每条曲线在O点会有一个曲率，曲率中的最大值k_max和最小值k_min即为主曲率，则平均曲率k＝(k_max+k_min)/2

a.求主曲率

曲线的曲率等于其密切圆半径的倒数。

如图2所示，曲线C为某点的法向量和其中一切向量所确定的平面与该点所在曲面的交线，点P为交点，而圆O为曲线C在P点的密切圆，求出密切圆半径为r，则P点的曲率为1/r。

再重复求出其他切向量与法向量所确定的平面与点所在曲面的交线的曲率，找出最大值k_max和最小值k_min，即为主曲率。

b.求平均曲率

平均曲率为主曲率之和的二分之一，即平均曲率＝(k_max+k_min)/2；然后分别求出目标板上选取的点和待检测板上与之对应点的平均曲率。

(3)计算平均曲率差值比

平均曲率差值比为目标板上点和待检测板上对应点的平均曲率差值的绝对值与目标板上对应点的平均曲率的比值，即

平均曲率差值比＝△平均曲率/平均曲率_{(目标板点)}

其中，△曲率为成形板上点与标准板上对应点的曲率差值的绝对值，即

△平均曲率＝|平均曲率_{(待检测板点)}–平均曲率_{(目标板点)}|

(4)计算成形合格率，完成成形评价

逐个计算待检测板上所有点的平均曲率差值比，取平均曲率差值比小于10％(平均曲率差值比<10％)的点为合格点，即该点匹配成功。再计算出合格点占总点数的比重，即为整块板的成形合格率，即成形合格率＝合格点的点数/总点数。当成形合格率不小于80％(成形合格率≥80％)时，表示成形达标，当成形合格率不小于90％(成形合格率≥90％)时，表示成形优秀。否则，表示成形失败，弯曲程度不达要求。

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以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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。

Claims (4)

1.一种基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.在目标板上任取一点，并在待检测板上找到与之对应的点；

S2.计算目标板上点、待检测板上点的平均曲率；

S3.在S2的基础上，计算待检测板上点与对应目标板上点的平均曲率差值比；

S4.重复S1～S3直至计算完待检测板上所有点的平均曲率差值比，然后根据各个点的平均曲率差值比，计算成形合格率，完成成形评价。

2.根据权利要求1所述的基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，其特征在于：所述步骤S2计算目标板上点、待检测板上点的平均曲率的具体过程如下：

目标板、待检测板曲面上的O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O点会有不同的曲率，不同曲率中的最大值k_max和最小值k_min为主曲率，平均曲率k＝(k_max+k_min)/2。

3.根据权利要求2所述的基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，其特征在于：所述步骤S3计算平均曲率差值比的具体过程如下：

平均曲率差值比＝△平均曲率/平均曲率_{(目标板点)}

△平均曲率＝|平均曲率_{(待检测板点)}–平均曲率_{(目标板点)}|。

4.根据权利要求1～3任一项所述的基于平均曲率差值比的水火弯板曲面成形评价方法，其特征在于：所述计算成形合格率的具体过程如下：

成形合格率＝合格点的点数/总点数；

其中合格点为平均曲率差值比小于10％的点。