基于深度学习的船体曲板多视角三维重建方法

船体曲面外板加工成形是船舶建造精度控制的重要环节，传统曲面外板加工精度检测主要依靠样板和样箱，实现曲板成形自动化检测的关键是快速、精准地重建曲板三维曲面。提出一种基于深度学习的曲板摄影测量方法，该方法通过PatchmatchNet推断深度图得到曲板稠密点云，对稠密点云拟合二次曲面，基于拟合曲面去除曲板表面法线方向上的噪点，并基于主成分分析法（PCA）和最近点迭代法（ICP）对稠密点云和设计曲面进行自动配准，通过实例分析三维重建方法、图像数量、图像拍摄范围等对重建点云精度的影响。结果表明：曲板多视角三维重建精度小于2mm，满足船体外板加工精度要求，可为实现船体曲板精度自动化测量提供了参考与借鉴。     

船体曲面水火弯板加工工艺算法研究

水火弯板是船舶曲面外板成型的主要工艺,可靠的成型预测方法是板件成形自动化系统研究的基础。本文研究了水火弯板加工的机理及加工工艺参数确定的算法。在建立并以实验验证了水火弯板的数值模拟模型的基础上,确定了火焰成形的温度场和变形场等主要影响参数,提出了温度场及变形场的描述方案,并通过计算得出了板的温度场及变形场与主要加工参数之间的关系,最后对给定帆形板典型船体结构曲面板的水火成型过程进行了热弹性有限元模拟并确定加工工艺参数算法。     

基于GA和SVM的水火弯板焰道布置优化方法

水火弯板是目前船舶建造中普遍采用的曲型外板加工方法,由于机理复杂,其加工过程参数确定往往依赖于工人的加工经验,难以实现标准化和规范化。文章提出基于遗传算法(GA)和支持向量机(SVM)的水火弯板焰道布置优化方法,以成形曲面和设计曲面之间的形状误差最小为优化目标,将焰道布置优化问题分解成计算最小形状误差和搜寻最佳匹配位置两个问题,并分别运用嵌套GA和SVM来实现这两个问题的求解。实例验证表明该方法能快速高效确定最优的加热线布置方案。     

船体曲板的双目视觉测量方法

针对船舶制造现场工作环境较为复杂和船体曲板为大尺度板的情况,提出基于结构光辅助扫描的计算机双目视觉测量方法。使用张正友标定法计算摄像机的内部参数和外部参数,在图像中根据颜色空间和形态学处理初步提取激光线,根据基于海森(Hessian)矩阵的Steger算法得到亚像素级的激光中心线,根据极线匹配方法计算激光点坐标并根据二阶偏导数筛选边缘点。该非接触测量方法精度较高、适用性较好,可满足船舶制造的曲板检测要求。     

船体曲形外板成形加工的无模检验

船体曲板构件的成形检验大多采用效率较低,材耗大,手工测量为主的样板/样箱进行实体靠模检测。文章提出了一种基于GPS技术和光电原理综合运用的船体曲板成形加工的无模检验方法,该方法通过特定装置对加工成形后的船体曲板上纵、横向检测点进行空间定位和测量,并采用Matlab编程实现测量数据的自动化分析与处理, 既可用于船舶三维数控弯板机的加工检测,也可用于其他方法加工船体曲板的加工检测。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速。首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速.首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组.     

船体复杂曲线结构的多点成形冲压模具设计与制造

船舶工业是海上运输业、海上军事国防的重要基础,船舶工业的制造水平直接决定了船舶的质量和寿命。由于船舶含有大量的、具有复杂曲线结构的零部件,比如船舶螺旋桨、船舱、传动轴承等,这些零部件的加工和制造具有非常高的难度,也是船舶工业研究的重点。在船舶复杂结构件里,板材件数量众多,板材件的加工工艺以冲压为主,本文对传统的冲压模具进行优化,设计一种针对船舶复杂曲线结构的多点成形冲压模具。     

信息物理融合系统在水火弯板成型复杂曲面检测中的研究

针对水火弯板成型复杂曲面检测难度大且精度低的问题,提出了一种新型水火弯板板形检测方法,并引入信息物理融合系统的思想及相关技术,构建具有外板加工实时检测、外板成形协同检测等功能的水火弯板板形检测系统。研究该检测系统旨在达到水火弯板板形检测过程中通信、计算、控制三者融合的目标,从而大幅提高水火弯板板形检测过程的自动化程度。     

三维激光扫描技术在船用水火弯板测量中的应用

介绍基于三维激光扫描技术的船用水火弯板测试原理和测试过程。利用高斯曲率作为评价依据,通过逐一对比船用外板肋骨线实测数据和设计数据来计算并评价曲面成形度,进而完成对水火弯板的成形检测。通过试验证明该技术方法能有效完成水火弯板成形检测和评价,并能辅助控制成形误差。     

船体外板旋转匹配成形检测算法研究与实现

在船舶生产过程中,部分船体外板的加工无法通过辊压一次性加工成形,而需要附加额外的工人劳动使外板继续形变直至检测合格。当前工人所做的检测工作主要利用活洛卡板与样箱等工具进行检测,该检测方法效率较低。文章利用计算机模拟现实中工人的检测方法,结合遗传算法优化实现检测所得的现实加工板曲面与目标成形曲面旋转匹配,并得到成形程度评估。     

基于单元等长的船体曲板展开方法

为获取较为精确的船体三维曲板放样展开曲面,在船厂测地线法展开船体外板的工艺操作方法基础上,提出一种船体三维曲板展开方法,采用NURBS曲面插值拟合待展曲面并划分四边形网格单元,应用改进的迪杰斯特拉算法求解展开基准线,保证单元等长,对船体曲板进行展开。充分考虑钢板套料和曲板加工等后续工艺环节的实际需求,计算展开曲面的面积误差和平均应变能系数,通过与测地线法展开结果进行对比,验证单元等长展开法可靠。     

数控高频感应弯板成型设备曲板成型数据库系统开发研究

针对数控高频感应弯板加工工艺的特点和实际生产的具体要求,结合计算机技术和数据库技术,在探明弯板加工工艺的基础之上,前台运用面向对象的并运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言C#语言,后台则采用MySQL 6.0建立数据库,开发了高频感应曲板成形设备的曲板成形数据库管理系统,实现从Tribon数据库中获得每一块加工的板的原始数据,记录并保存加工工艺参数数据,并且实现板的比较、形成数控指令、以及表格、文本及图形显示等功能,旨在收集和总结技术工人熟练的加工经验,快速确定出弯板加工的工艺参数,从而大大提高产品质量、效率和生产安全性.     

大型船体构件线加热成形工艺的一种有效测量比较算法

造船成形操作过程中，要加工一块曲面板件，需要反复测量其变形并同设计形状相比较。因为不同尺寸和形状的大型曲面板件数量众多，所以，有效的测量和比较方法对于迅速而准确地检查板件变形的质量从而提高整个制造过程的生产力来说，至关重要。目前，板件变形用传统的样板进行测量和检验，这种方法不但费时，而且容易产生人为误差。因此，需要提出一种新的使测量和比较高效化的途径。本文介绍了一种用于曲面板件测量和比较的有效算法。一台带控制软件的实际尺寸测量机器已经组装成功，它执行的就是比较系统算法，该集成算法已用许多不同尺寸和形状的曲面板件做了验证。     

船体外板多点数字化成形技术研究

船体外板曲面大都是由复杂的不可展空间曲面构成的,其弯曲成形目前仍靠手工完成,成为了船体建造数字化的瓶颈之一。为了实现船体外板的数字化加工,根据船体外板成形的技术要求,提出了将目前迅速发展的多点数字化成形技术应用于船体外板成形的技术方案,通过实验证明：多点成形技术可较好地完成船体外板的数字化成形,经过精度检验可以用于船体外板的成形加工。     

基于数字测量的曲板检测工艺

针对曲板型面数字化检测的需求,通过构建局部快速测量系统,采集曲板的三维坐标,形成点云数据,经过三维坐标转换之后与曲板理论模型相对比,建立实测曲面与实际船板的对应关系,实时计算并反馈偏差。该检测工艺可代替传统的样板和样箱测量方法,进行有效、全方位的检测,不仅能提高测量的精度,而且能提高曲板加工偏差分析的效率,为曲板加工精度控制提供技术支持,为曲板矫正工艺改进提供数据支撑。     

多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算

采用瞬时等效运动下的转换矩阵描述船舶绕多轴同时转动的复杂三维运动。考虑船舶瞬时运动时坐标系的瞬时改变,建立了多自由度耦合运动方程。在理论研究的基础上,推导了船舶表面划分网格后网格特征的数值计算公式,利用瞬时坐标转换矩阵判定水下湿表面新网格,从而得到时域波浪力的数值计算公式。开发了迭代计算时域运动响应的计算程序,用于实船在波浪中的多自由度运动计算。以某C11集装箱船为例,计算其在波浪中的时域参数横摇运动,通过相图和频谱图分析船舶参数横摇特性。计算表明,论文基于坐标转换思想提出的多自由度耦合模型以及建立的参数横摇计算方法是可行的。     

基于GPU并行的液货船破损浮态计算

为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器(center processing unit,CPU)中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。     

船体曲率板感应加热成形工艺研究

[目的]在船舶建造过程中,板材的弯曲成形工艺不仅影响建造成本及周期,而且其成形精度也会影响船舶的水动力性能及其运营成本。[方法]针对船体板材双曲率成形效率低且精度差等问题,首先以感应加热作为热源,实现热弯成形,得到典型的帆形曲率板;然后通过高效的热?弹?塑性有限元(TEP FE)计算及基于弯曲力矩的弹性有限元计算,再现板材双曲率热弯成形的力学响应;同时,研究感应加热过程工艺参数影响板材弯曲成形的力学机理,提出线性逼近迭代二分法,实现板材热弯成形中加热位置和热源移动速度等工艺规划,并进行板材热弯成形过程及参数的有限元计算验证。[结果]结果显示,采用基于规划的工艺参数计算分析所得面外弯曲变形与目标曲率板的弯曲形状相当吻合。[结论]研究结果验证了线性逼近迭代二分法在实际工程应用中的可行性和准确性,并为曲率板成形工艺的优化提供了新的解决方案。     

基于层次分析法的船舶绿色建筑设计方案评价

传统的船舶绿色建筑设计方案评价方法存在扰动率过高的问题,影响评价方法的稳定性。为此,设计基于层次分析法的船舶绿色建筑设计方法评价方法。根据绿色建筑设计方案标准,确定评价指标,以评价指标为依据构建评价体系,利用不同准则层与上一级目标层之间的矩阵关系,计算评价指标权重系数,采用加权函数法计算指标评分值,完成评价指标的量化,结合评价等级表实现船舶绿色建筑设计方案评价。测试结果表明,与传统的评价方法相比,基于层次分析法的船舶绿色建筑设计方案评价方法输出的扰动率较低,且没有出现负数,说明该方法适合应用在船舶绿色建筑设计方案评价中。