本發(fā)明涉及外板加工技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種外板加工方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù):
在火工彎板過程中,生產(chǎn)對象大多數(shù)為復雜外板,如船體外板等。由于復雜外板沒有固定類型,因此難以建立一個通用的數(shù)學模型,使得機器人可以很好的完成加工任務(wù),所以通常會導致在加工過程中出現(xiàn)過變形情形,事后需要反燒矯正,然后重新依靠工人自身豐富的工作經(jīng)驗來進行加工收斂。這個過程可能會不斷重復,甚至進入死循環(huán)的狀態(tài),由此嚴重降低了外板的加工效率,并且增加了外板的加工成本。
綜上所述可以看出,如何提升外板加工效率以及降低外板加工成本是目前亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
有鑒于此,本發(fā)明的目的在于提供一種外板加工方法及系統(tǒng),提升外板加工效率以及降低外板加工成本。其具體方案如下:
一種外板加工方法,包括:
獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù);
計算所述目標板點云數(shù)據(jù)和所述標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與所述高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線;
利用所述等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在所述目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);
利用所述最大可加工次數(shù),對所述目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;
利用所述高度差梯度曲線,計算所述目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;
利用所述最大預估形變量和所述目標形變量,確定出預估加工次數(shù);
將所述最大可加工次數(shù)和所述預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù);
對與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;
計算所述目標形變量和所述目標預估形變量之間的差值;
若所述差值小于預設(shè)閾值,則判定與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于所述目標加工次數(shù),對所述目標板進行相應(yīng)的加工處理。
可選的,所述利用所述等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在所述目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值的過程,包括:
計算所述等高線在梯度方向上從零到邊界處的最大距離;
通過將所述最大距離輸入第一預設(shè)公式,計算出能夠在所述目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到所述最大可加工次數(shù);
其中,所述第一預設(shè)公式為:
Nl=INT[(L-Dmin)/Dmin];
式中,Nl表示所述最大可加工次數(shù),L表示所述最大距離,Dmin表示焰道間最小距離,INT表示向下取整。
可選的,所述利用所述最大可加工次數(shù),對所述目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估的過程,包括:
通過將所述最大煙道數(shù)量輸入第二預設(shè)公式,對所述目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到所述最大預估形變量;
其中,所述第二預設(shè)公式為:
θmax=Nl×θ;
式中,θmax表示所述最大預估形變量,Nl表示所述最大可加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
可選的,所述利用所述高度差梯度曲線,計算所述目標板實際需要的形變量的過程,包括:
確定出所述高度差梯度曲線在0點處的切線斜率以及在尾端處的切線斜率,分別得到相應(yīng)的第一斜率和第二斜率;
通過將所述第一斜率和所述第二斜率輸入第三預設(shè)公式,計算所述目標板實際需要的形變量,得到所述目標形變量;
其中,所述第三預設(shè)公式為:
θtarget=arctan(kn-k0);
式中,θtarget表示所述目標形變量,k0表示所述第一斜率,kn表示所述第二斜率。
可選的,所述利用所述最大預估形變量和所述目標形變量,確定出預估加工次數(shù)的過程,包括:
通過將所述最大預估形變量和所述目標形變量輸入第四預設(shè)公式,確定出所述預估加工次數(shù);
其中,所述第四預設(shè)公式為:
Nh=INT(θmax/θtarget);
式中,Nh表示所述預估加工次數(shù),θmax表示所述最大預估形變量,θtarget表示所述目標形變量,INT表示向下取整。
可選的,所述對與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估的過程,包括:
利用第五預設(shè)公式,對與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到所述目標預估形變量;
其中,所述第五預設(shè)公式為:
θestTarget=N×θ;
式中,θestTarget表示所述目標預估形變量,N表示所述目標加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
本發(fā)明還相應(yīng)公開了一種外板加工系統(tǒng),包括:
點云數(shù)據(jù)獲取模塊,用于獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù);
點云數(shù)據(jù)預處理模塊,用于計算所述目標板點云數(shù)據(jù)和所述標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與所述高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線;
最大可加工次數(shù)確定模塊,用于利用所述等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在所述目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);
第一形變量確定模塊,用于利用所述最大可加工次數(shù),對所述目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;
第二形變量確定模塊,用于利用所述高度差梯度曲線,計算所述目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;
加工次數(shù)預估模塊,用于利用所述最大預估形變量和所述目標形變量,確定出預估加工次數(shù);
加工次數(shù)確定模塊,用于將所述最大可加工次數(shù)和所述預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù);
第三形變量確定模塊,用于對與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;
差值計算模塊,用于計算所述目標形變量和所述目標預估形變量之間的差值;
加工控制模塊,用于當所述差值小于預設(shè)閾值,則判定與所述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于所述目標加工次數(shù),對所述目標板進行相應(yīng)的加工處理。
可選的,所述最大可加工次數(shù)確定模塊,包括:
距離計算單元,用于計算所述等高線在梯度方向上從零到邊界處的最大距離;
焰道數(shù)量計算單元,用于通過將所述最大距離輸入第一預設(shè)公式,計算出能夠在所述目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到所述最大可加工次數(shù);
其中,所述第一預設(shè)公式為:
Nl=INT[(L-Dmin)/Dmin];
式中,Nl表示所述最大可加工次數(shù),L表示所述最大距離,Dmin表示焰道間最小距離,INT表示向下取整。
可選的,所述第一形變量確定模塊,包括:
第一形變量計算單元,用于通過將所述最大煙道數(shù)量輸入第二預設(shè)公式,對所述目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到所述最大預估形變量;
其中,所述第二預設(shè)公式為:
θmax=Nl×θ;
式中,θmax表示所述最大預估形變量,Nl表示所述最大可加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
可選的,所述第二形變量確定模塊,包括:
斜率確定單元,用于確定出所述高度差梯度曲線在0點處的切線斜率以及在尾端處的切線斜率,分別得到相應(yīng)的第一斜率和第二斜率;
第二形變量計算單元,用于通過將所述第一斜率和所述第二斜率輸入第三預設(shè)公式,計算所述目標板實際需要的形變量,得到所述目標形變量;
其中,所述第三預設(shè)公式為:
θtarget=arctan(kn-k0);
式中,θtarget表示所述目標形變量,k0表示所述第一斜率,kn表示所述第二斜率。
本發(fā)明中,外板加工方法,包括:獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù);計算目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線;利用等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);利用最大可加工次數(shù),對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;利用高度差梯度曲線,計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;利用最大預估形變量和目標形變量,確定出預估加工次數(shù);將最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù);對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;計算目標形變量和目標預估形變量之間的差值;若差值小于預設(shè)閾值,則判定與目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于目標加工次數(shù),對目標板進行相應(yīng)的加工處理。
可見,本發(fā)明利用最大可加工次數(shù)對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量,并且計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量,然后利用上述最大預估形變量和目標形變量確定出預估加工次數(shù),進而從上述最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中確定出目標加工次數(shù),接著對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量,緊接著利用目標形變量和目標預估形變量之間的差值,對與上述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形是否能夠收斂進行判斷,如果能夠收斂,則基于目標加工次數(shù)對目標板進行相應(yīng)的加工處理。也即,本發(fā)明是在進行加工之前先確定出目標加工次數(shù),然后在確定出該目標加工次數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)加工收斂的情況下,才會基于該目標加工次數(shù)對目標板展開相應(yīng)的加工處理,從而能夠有效防止外板加工進入死循環(huán)狀態(tài),從而提升了外板加工效率以及降低了外板加工成本。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例,對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例公開的一種外板加工方法流程圖;
圖2為本發(fā)明實施例公開的一種外板加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明實施例公開了一種外板加工方法,參見圖1所示,該方法包括:
步驟S11:獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)。
可以理解的是,上述目標板也即是等待加工的外板,而標準板的形狀則是希望目標板經(jīng)過加工后最終所形成的形狀。
步驟S12:計算目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線。
步驟S13:利用等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù)。
可以理解的是,本實施例中,能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值也即是上述最大可加工次數(shù)。
步驟S14:利用最大可加工次數(shù),對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量。
步驟S15:利用高度差梯度曲線,計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量。
步驟S16:利用最大預估形變量和目標形變量,確定出預估加工次數(shù)。
步驟S17:將最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù)。
步驟S18:對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量。
步驟S19:計算目標形變量和目標預估形變量之間的差值,若差值小于預設(shè)閾值,則判定與目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于目標加工次數(shù),對目標板進行相應(yīng)的加工處理。
可以理解的是,若目標形變量和目標預估形變量之間的差值大于或等于上述預設(shè)閾值,則判定與目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形過程不能實現(xiàn)加工收斂,則禁止對目標板進行與上述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工處理。
可見,本發(fā)明實施例利用最大可加工次數(shù)對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量,并且計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量,然后利用上述最大預估形變量和目標形變量確定出預估加工次數(shù),進而從上述最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中確定出目標加工次數(shù),接著對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量,緊接著利用目標形變量和目標預估形變量之間的差值,對與上述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形是否能夠收斂進行判斷,如果能夠收斂,則基于目標加工次數(shù)對目標板進行相應(yīng)的加工處理。也即,本發(fā)明實施例是在進行加工之前先確定出目標加工次數(shù),然后在確定出該目標加工次數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)加工收斂的情況下,才會基于該目標加工次數(shù)對目標板展開相應(yīng)的加工處理,從而能夠有效防止外板加工進入死循環(huán)狀態(tài),從而提升了外板加工效率以及降低了外板加工成本。
本發(fā)明實施例公開了一種具體的外板加工方法,包括如下步驟:
步驟S21:獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)。
步驟S22:計算目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線。
步驟S23:計算等高線在梯度方向上從零到邊界處的最大距離,通過將最大距離輸入第一預設(shè)公式,計算出能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);
其中,第一預設(shè)公式為:
Nl=INT[(L-Dmin)/Dmin];
式中,Nl表示最大可加工次數(shù),L表示最大距離,Dmin表示焰道間最小距離,INT表示向下取整。
步驟S24:通過將最大煙道數(shù)量輸入第二預設(shè)公式,對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;
其中,第二預設(shè)公式為:
θmax=Nl×θ;
式中,θmax表示最大預估形變量,Nl表示最大可加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
步驟S25:確定出高度差梯度曲線在0點處的切線斜率以及在尾端處的切線斜率,分別得到相應(yīng)的第一斜率和第二斜率,通過將第一斜率和第二斜率輸入第三預設(shè)公式,計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;
其中,第三預設(shè)公式為:
θtarget=arctan(kn-k0);
式中,θtarget表示目標形變量,k0表示第一斜率,kn表示第二斜率。
步驟S26:通過將最大預估形變量和目標形變量輸入第四預設(shè)公式,確定出預估加工次數(shù);
其中,第四預設(shè)公式為:
Nh=INT(θmax/θtarget);
式中,Nh表示預估加工次數(shù),θmax表示最大預估形變量,θtarget表示目標形變量,INT表示向下取整。
步驟S27:將最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù)。
步驟S28:利用第五預設(shè)公式,對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;
其中,第五預設(shè)公式為:
θestTarget=N×θ;
式中,θestTarget表示目標預估形變量,N表示目標加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
步驟S29:計算目標形變量和目標預估形變量之間的差值,若差值小于預設(shè)閾值,則判定與目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于目標加工次數(shù),對目標板進行相應(yīng)的加工處理。
相應(yīng)的,本發(fā)明實施例還公開了一種外板加工系統(tǒng),參見圖2所示,該系統(tǒng)包括:
點云數(shù)據(jù)獲取模塊101,用于獲取目標板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù)以及標準板對應(yīng)的點云數(shù)據(jù),得到目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù);
點云數(shù)據(jù)預處理模塊102,用于計算目標板點云數(shù)據(jù)和標準板點云數(shù)據(jù)之間的高度差,并繪制與高度差對應(yīng)的等高線以及高度差梯度曲線;
最大可加工次數(shù)確定模塊103,用于利用等高線在梯度方向上的距離信息,計算出能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);
第一形變量確定模塊104,用于利用最大可加工次數(shù),對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;
第二形變量確定模塊105,用于利用高度差梯度曲線,計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;
加工次數(shù)預估模塊106,用于利用最大預估形變量和目標形變量,確定出預估加工次數(shù);
加工次數(shù)確定模塊107,用于將最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中的最小值確定為目標加工次數(shù);
第三形變量確定模塊108,用于對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;
差值計算模塊109,用于計算目標形變量和目標預估形變量之間的差值;
加工控制模塊110,用于當差值小于預設(shè)閾值,則判定與目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形能夠收斂,并基于目標加工次數(shù),對目標板進行相應(yīng)的加工處理。
其中,上述最大可加工次數(shù)確定模塊103,具體可以包括距離計算單元和焰道數(shù)量計算單元;其中,
距離計算單元,用于計算等高線在梯度方向上從零到邊界處的最大距離;
焰道數(shù)量計算單元,用于通過將最大距離輸入第一預設(shè)公式,計算出能夠在目標板上布置的焰道數(shù)量的上限值,得到最大可加工次數(shù);
其中,第一預設(shè)公式為:
Nl=INT[(L-Dmin)/Dmin];
式中,Nl表示最大可加工次數(shù),L表示最大距離,Dmin表示焰道間最小距離,INT表示向下取整。
另外,上述第一形變量確定模塊104,具體可以包括:
第一形變量計算單元,用于通過將最大煙道數(shù)量輸入第二預設(shè)公式,對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量;
其中,第二預設(shè)公式為:
θmax=Nl×θ;
式中,θmax表示最大預估形變量,Nl表示最大可加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
進一步的,上述第二形變量確定模塊105,具體可以包括斜率確定單元和第二形變量計算單元;其中,
斜率確定單元,用于確定出高度差梯度曲線在0點處的切線斜率以及在尾端處的切線斜率,分別得到相應(yīng)的第一斜率和第二斜率;
第二形變量計算單元,用于通過將第一斜率和第二斜率輸入第三預設(shè)公式,計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量;
其中,第三預設(shè)公式為:
θtarget=arctan(kn-k0);
式中,θtarget表示目標形變量,k0表示第一斜率,kn表示第二斜率。
進一步的,上述加工次數(shù)預估模塊106,具體可以用于通過將最大預估形變量和目標形變量輸入第四預設(shè)公式,確定出預估加工次數(shù);
其中,第四預設(shè)公式為:
Nh=INT(θmax/θtarget);
式中,Nh表示預估加工次數(shù),θmax表示最大預估形變量,θtarget表示目標形變量,INT表示向下取整。
另外,上述第三形變量確定模塊108,具體可以用于利用第五預設(shè)公式,對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量;
其中,第五預設(shè)公式為:
θestTarget=N×θ;
式中,θestTarget表示目標預估形變量,N表示目標加工次數(shù),θ表示單條焰道形成的形變量。
可見,本發(fā)明實施例利用最大可加工次數(shù)對目標板能夠?qū)崿F(xiàn)的最大形變量進行預估,得到最大預估形變量,并且計算目標板實際需要的形變量,得到目標形變量,然后利用上述最大預估形變量和目標形變量確定出預估加工次數(shù),進而從上述最大可加工次數(shù)和預估加工次數(shù)中確定出目標加工次數(shù),接著對與目標加工次數(shù)對應(yīng)的形變量進行預估,得到目標預估形變量,緊接著利用目標形變量和目標預估形變量之間的差值,對與上述目標加工次數(shù)對應(yīng)的加工成形是否能夠收斂進行判斷,如果能夠收斂,則基于目標加工次數(shù)對目標板進行相應(yīng)的加工處理。也即,本發(fā)明實施例是在進行加工之前先確定出目標加工次數(shù),然后在確定出該目標加工次數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)加工收斂的情況下,才會基于該目標加工次數(shù)對目標板展開相應(yīng)的加工處理,從而能夠有效防止外板加工進入死循環(huán)狀態(tài),從而提升了外板加工效率以及降低了外板加工成本。
最后,還需要說明的是,在本文中,諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且,術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上對本發(fā)明所提供的一種外板加工方法及系統(tǒng)進行了詳細介紹,本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述,以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想;同時,對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處,綜上所述,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。