[发明专利]基于柔性胎架的船舶曲面分段定位方法

说明书

一种基于柔性胎架的船舶曲面分段定位方法，根据船舶壳体的网格模型中曲面分段的各个姿态的重心高度，得到重心高度最小时的姿态作为定位姿态，从而计算得到柔性胎架的优化使用数量，并进一步根据柔性胎架的支撑杆与曲面分段碰撞模型确定各个支撑杆的上升行程，实现模型的优化以提高定位精度。本发明计算曲面分段定位时的最稳定姿态，能自动计算柔性胎架的数量，并具有较高的定位精度。

技术领域

本发明涉及的是一种船舶三维装配领域的技术，具体是一种基于柔性胎架的船舶曲面分段定位方法。

背景技术

造船通常采用分段式建造的方法，船舶曲面分段是船舶壳体的主要组成部分，其重量大，体积庞大，轮廓弯曲结构复杂，装配定位困难。柔性胎架可以对曲面分段进行定位，要求在工艺设计过程中对数控胎架系统进行设计。但柔性胎架的调节精度有限，对曲面分段的姿态没有进行优化，也无法保证曲板构件稳定性达到最高。

发明内容

本发明针对现有技术没有对曲面分段的定位姿态进行优化，或没有对多胎架组合使用的情况进行计算等局限，导致无法保证曲板构件稳定性达到最高以及使用的模型为理想设计，与实际产品存在差异，因此在进行胎架支柱高度计算时容易定位误差等等缺陷，提出一种基于柔性胎架的船舶曲面分段定位方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明根据船舶壳体的网格模型中曲面分段的各个姿态的重心高度，得到重心高度最小时的姿态作为定位姿态，从而计算得到柔性胎架的优化使用数量，并进一步根据柔性胎架的支撑杆与曲面分段碰撞模型确定各个支撑杆的上升行程，实现模型的优化以提高定位精度。

所述的网格模型，为曲面分段的STL格式三角网格模型。

所述的重心高度是指：曲面分段质心的z方向分量与曲面分段最低点的z方向分量之差。

所述的定位姿态，通过以下方式得到：

1)在三角网格模型中，计算每个三角面片三个顶点的坐标得到坐标矩阵T＝{P₁,P₂,P₃}，并计算该三角面片的法向量

2)建立世界坐标系oxyz，得到曲面分段的位姿矩阵M_q；

3)构造曲面分段旋转后的旋转位姿矩阵M_qij＝M_ix×M_jy×M_q，其中：M_ix为曲面分段绕x轴旋转i度的旋转矩阵，M_jy为曲面分段绕y轴旋转j度的旋转矩阵，i和j都为[-90,90]中的整数；

4)计算各个旋转位姿矩阵M_qij下的曲面分段的质心z方向分量m_zqij以及曲面分段最低点z方向分量P_{z min ij}，得到旋转位姿矩阵M_qij对应的重心高度H_ij＝m_zqij-P_{z min ij}；

5)重心高度最小值所对应的旋转位姿矩阵作为定位姿态M_{q min}。

所述的优化使用数量，通过以下方式得到：

①曲面分段的质心z方向分量其中：l为曲面分段中的各个三角面片编号，m_lTz为三角面片与其xoy平面投影组成的五面体的质心z方向分量，σ_lT为三角面片的法向因子且

②在定位姿态下，遍历曲面分段中所有三角面片顶点，得到x、y方向最大和最小坐标值x_min、x_max、y_min、y_max；