大型复杂船体外板成型智能控制系统研究与实现

【摘要】水火弯板成型技术是目前世界上船舶制造中应用最广泛、操作最为复杂的关键技术之一,该工艺复杂、影响因素多、操作难掌握,且加工质量波动大。长期以来,对于大型复杂的外板加工,国内外各船厂都是凭借有经验的工人手工完成。随着我国科技、军事、航海以及综合国力的不断发展,对于船舶制造技术有了更高的要求,因此,必须对水火弯板工艺实现智能化控制,这无疑会在缩短造船周期、降低造船成本、提高造船质量等方面产生重要的意义。本课题以尺寸长12(M)×宽4(M)×高1.5(M)的外板为研究对象,鉴于目前国内造船业对于大曲率、多形态、高落差的船体外板采用工人经验型水火弯板成型工艺的局限性,本文针对上述问题,研制出一款适用于大型复杂船体外板成型智能控制系统,该系统通过对专家系统、检测系统以及执行装置的协调、管理、调度以及数据处理,不仅提高了加工的速度和加工的精度,而且大大加强了水火弯板的智能化程度。主要的研究内容及创新成果如下：1.深入分析水火弯板工艺特性和控制要求,搭建水火弯板智能控制系统,以该系统为纽带,通过对专家系统和检测系统进行数据交换和资源管理,将获取的数据处理后传送至现场执行机构,实现弯板加工过程的协调、管理以及数据处理。2.通过获取专家库中的焰道,并转化成运动控制器所能识别的代码,由于专家系统所提供的焰道的无序性,提出了一种基于改进后的贪婪算法的路径优化,利用该算法对焰道的加工顺序进行优化,使得无效路径变短,提高加工效率。3.针对当前采用直线和圆弧插补算法对五轴联动进行插补控制,将会大大增加系统的计算和传输负担,而且会使加工过程中的速度波动过大等问题,提出了-种针对五轴联动进行直接插补控制的双NURBS曲线插补算法。本文基于“船体外板加工成型智能机器人研制及产业化”项目的研究,针对大曲面、多形态、高落差的外板加工成型时存在的问题,研制出船体外板智能化成型控制系统。解决复杂曲面在进行水火加工时由工人手工完成的现状,该系统并且大大提高了加工的效率和加工的精度。
【作者】剪欣；
【导师】程良伦；
【作者基本信息】广东工业大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】水火弯板；智能控制系统；NURBS曲线；贪婪算法；轨迹优化；

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