单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划.pdf

第 卷第期 年 月造 船 技 术Z a o c h u a nJ i s h uV o l N o O c t,基金项目:江苏省高校协同创新项目“感应加热下船体外板成形工艺的智能系统开发”(编号:H Z )作者简介:李梦(),男,硕士研究生,研究方向为船体曲板建造工艺通信作者:王江超(),男,副教授,研究方向为船舶建造工艺力学及先进数值计算方法文章编号:()D O I:/j i s s n 单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划李梦,易斌,王江超,周宏(华中科技大学 船舶与海洋工程学院,湖北 武汉 ;江苏科技大学 船舶与海洋工程学院,江苏 镇江 )摘要:以 mm厚的船用AH 钢板为研究对象,开展电磁感应加热弯曲成型试验并测量板材的瞬态温度,采用手持式三维扫描仪获取板材点云数据,利用后处理软件得到板材面外弯曲变形云图.基于热弹塑性有限元分析,模拟板材电磁感应加热弯曲成型过程,温度和面外弯曲变形计算结果与测量数据较吻合,验证建立的数值模型的准确性.基于高通量的有限元分析,建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系.针对单曲率板材,提出内接折线法和外切折线法拟合板材弯曲形状,给出相应的板材加热线位置和热源移动速度等工艺参数,进行热弹塑性有限元分析.计算结果表明,由提出的两种方法得到的面外弯曲变形均与目标曲率板的弯曲形状相吻合,证明内接折线法和外切折线法应用于实际工程的可行性.关键词:单曲率船体外板;电磁感应加热;弯曲成型;工艺规划;有限元分析中图分类号:U 文献标志码:AT e c h n o l o g i c a lP l a n n i n go fB e n d i n gF o r m i n go fS i n g l eC u r v a t u r eH u l lP l a t eb yE l e c t r o m a g n e t i c I n d u c t i o nH e a t i n gL IM e n g Y IB i n WAN GJ i a n g c h a o Z HOU H o n g 敭 S c h o o l o fN a v a lA r c h i t e c t u r ea n dO c e a nE n g i n e e r i n g H u a z h o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y W u h a n H u b e i C h i n a 敭 S c h o o l o fN a v a lA r c h i t e c t u r e&O c e a nE n g i n e e r i n g J i a n g s uU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y Z h e n j i a n g J i a n g s u C h i n a A b s t r a c t T a k e n 敭 mmt h i c km a r i n eAH s t e e l p l a t e a s t h e r e s e a r c ho b j e c t t h eb e n d i n g f o r m i n g t e s ti sc o n d u c t e db yt h ee l e c t r o m a g n e t i ci n d u c t i o nh e a t i n ga n dt h et r a n s i e n tt e m p e r a t u r eo ft h ep l a t ei sm e a s u r e d 敭T h ep o i n t c l o u dd a t ao f t h ep l a t e i so b t a i n e dw i t hah a n d h e l d Ds c a n n e r a n dt h ec l o u di m a g eo fp l a t eo u t o f p l a n eb e n d i n gd e f o r m a t i o ni so b t a i n e dw i t ht h ep o s t p r o c e s s i n gs o f t w a r e 敭B a s e do nt h et h e r m a l e l a s t i c p l a s t i cf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s t h ep r o c e s so fp l a t eb e n d i n gf o r m i n gb yt h ee l e c t r o m a g n e t i ci n d u c t i o n h e a t i n gi ss i m u l a t e d 敭 T h ec a l c u l a t e dr e s u l t so ft e m p e r a t u r ea n do u t o f p l a n eb e n d i n gd e f o r m a t i o na r ei ng o o da g r e e m e n tw i t ht h em e a s u r e dd a t a a n d t h e a c c u r a c yo f e s t a b l i s h e dn u m e r i c a lm o d e l i s v e r i f i e d 敭 B a s e do n t h eh i g h f l u x f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s t h em a t h e m a t i c a lr e l a t i o n s h i pb e t w e e nh e a ts o u r c em o v i n gv e l o c i t ya n dt r a n s v e r s eb e n d i n ga n g l e i se s t a b l i s h e d 敭 I nv i e wo f t h es i n g l ec u r v a t u r ep l a t e t h e i n s c r i b e dp o l y l i n em e t h o da n dt h ec i r c u m s c r i b e dp o l y l i n em e t h o da r ep r o p o s e dt of i tt h eb e n d i n gs h a p e so ft h ep l a t e a n dt h ec o r r e s p o n d i n gt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r ss u c ha s t h ep l a t eh e a t i n gw i r ep o s i t i o na n d t h eh e a t s o u r c em o v i n gv e l o c i t ya r eg i v e n f o r t h e t h e r m a l e l a s t i c p l a s t i c f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s 敭T h ec a l c u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h eo u t o f p l a n eb e n d i n gd e f o r m a t i o n so b t a i n e db yt h et w op r o p o s e dm e t h o d sa r ec o n s i s t e n tw i t ht h eb e n d i n gs h a p eo ft a r g e tc u r v a t u r ep l a t e w h i c hp r o v e st h e a p p l i c a t i o n f e a s i b i l i t y o f i n s c r i b e d p o l y l i n e m e t h o d a n d c i r c u m s c r i b e d p o l y l i n e m e t h o d i np r a c t i c a l e n g i n e e r i n g 敭K e yw o r d s s i n g l ec u r v a t u r eh u l lp l a t e e l e c t r o m a g n e t i c i n d u c t i o nh e a t i n g b e n d i n gf o r m i n g t e c h n o l o g i c a lp l a n n i n g f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i s0 0引言在船舶建造过程中,板材曲面成型加工是重要环节,影响船舶建造精度和生产效率.目前,船体外板曲面成型加工工艺主要是水火弯板,采用氧乙炔将板材局部加热至红热状态后立即浇水冷却,令板材局部产生收缩变形,形成所需的曲面.随着高技术船舶的大力发展,仅凭人工操作无法实现复杂的成型过程,无论在速度上还是质量上都难以满足现代造船生产的实际需求.电磁感应加热直接利用涡流使板材内部生热,具有加热效率高、环境污染小、便于自动化控制等优点,在船体曲板成型加工方面具有非常广阔的应用潜力.基于电磁感应加热的板材弯曲成型工艺,近年来出现不少相关模型及计算方法.L E E等针对S S 厚板进行电磁热结构耦合分析,研究电磁感应加热参数对温度分布的影响.王哲宇等采用支持向量的特征消除算法,建立收缩量和角变形的神经网络预报模型,并与A n s y s软件的仿真结果进行对比,结果较为吻合.张雪彪等基于A n s y s软件建立钢板移动式感应加热的多场耦合数值模型,分析板材线加热过程中的温度场和变形场分布.M I T S UYUK I等提出曲率误差评估方法,即应用曲率误差的积分值确定加热线位置,开发一种可使工人在不使用样板的情况下,将船体外板加工成所需的曲面形状的系统,可为船厂在实际曲面成型过程中提供满意的决策指导.易斌等针对典型船体外板曲面(马鞍形和帆形)提出曲面重构方法,可以准确显示曲率板的几何特征,并且比较在预测板材感应加热作用下的面外弯曲变形方面,热弹塑性有限元分析方法和基于固有应变理论的弹性有限元分析方法的优势.上述文献从不同角度研究板材面外弯曲成型工艺,相关方法较为复杂.针对 mm厚的AH 船用钢进行电磁感应加热弯曲成型试验,通过无线静态应变仪测量板材的瞬态温度,在试验结束后通过三维扫描仪获得板材点云数据,通过后处理软件得到板材的面外弯曲变形分布.建立试验板材的有限元模型,通过热弹塑性有限元分析,将温度和面外弯曲变形的计算结果与测量数据进行对比,对比结果吻合较好,验证建立的数值模型的准确性.采用高通量的有限元计算,通过回归分析建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学表达式.提出内接折线法和外切折线法作为单曲率板材面外弯曲成型工艺的依据,针对目标单曲率板材,规划各加热线位置及其热源移动速度,并通过热弹塑性有限元计算进行验证.1 1研究理论与方法 电磁感应加热及其弯曲成型原理电磁感应加热通过电场与磁场相互转化,使金属这类导电又导磁的物体达到内部生热的效果.具体过程:交变电流通过感应线圈转换成交变磁场,磁场中的金属板材表面产生涡流;涡流促使金属内部原子进行高速无规则运动,在板材内部产生大量热.板材内部存在磁滞损耗,会产生一定热量.板材在两者共同作用下仅需数秒便可急剧升温.电磁感应加热弯曲成型工艺是一种利用金属热胀冷缩特性的非接触式的局部加热成型技术.在加热过程中,板材表面因电磁感应生热,温度迅速升高,其余部分以传热的形式吸收热量,使板材上下表面存在温差,产生不均匀的热应力,在加热线附近金属的约束下,产生压缩塑性应变.在冷却过程中,板材产生的拉伸塑性应变抵消一部分在加热过程中产生的压缩塑性应变,剩下的压缩塑性应变沿厚度方向呈现梯度分布特征,产生弯曲力矩,使板材发生面外弯曲变形,如式()所示.dMtzhdFzhEpdA()式中:F和Mt分别为力和力矩;z为压缩塑性应变沿厚度方向的坐标;h为板厚;E为材料的弹性模量;p为压缩塑性应变;A为板材横截面积.热弹塑性有限元分析采用热弹塑性有限元分析方法研究板材电磁感应加热弯曲成型过程中的热力学响应,主要包括瞬态热分析和力学分析两个过程,其中,力学分析结果对瞬态热分析结果的影响显著小于瞬态热分析结果对力学分析结果的影响,因此在计算过程中采用热力学响应的顺序耦合分析,即只考虑瞬态热分析结果对力学分析结果的影响.根据热边界造 船 技 术第 卷第期条件和材料的热性能参数(传热系数、质量热容、密度等),对传热控制方程进行求解分析,获得板材电磁感应加热弯曲成型过程中的瞬态温度场.将瞬态温度场结果作为热载荷施加到力学响应分析中,并考虑力学边界条件和材料的力学性能参数(弹性模量、泊松比、屈服强度、线膨胀系数等),计算得到板材电磁感应加热弯曲成型过程中的变形场,获得板材的面外变形、应力应变等情况.单曲率板材曲面成型方法在曲板成型的实际加工过程中,常采用折线逼近曲线,难点在于如何选取一系列弯曲点,使其组成的折线既能满足精度要求,又能避免资源浪费.针对板材面外弯曲变形,采用折线法逼近目标曲线,用尽可能少的加热次数使板材达到预定的精度要求;根据弯曲处的横向弯曲角度,确定板材加热线位置及相关工艺参数.取垂直于加热线的横截面作为研究对象,设横截面的长度为L,加热线位置为xi,目标曲率板的数学表达式为f(x),其中,x为板宽方向坐标,考虑板材是小弯曲变形.采用折线法逼近目标曲线通常有两种拟合方法:内接折线法与外切折线法.内接折线法当目标曲率板的数学表达式f(x)为凹函数曲线(切线斜率单调递增)时,内接折线法采用多段位于曲线上方的折线逼近目标曲线;反之,当目标曲率板的数学表达式f(x)为凸函数曲线(切线斜率单调递减)时,内接折线法采用多段位于曲线下方的折线逼近目标曲线.以目标曲率板的数学表达式f(x)为凹函数曲线为例,介绍内接折线法的具体拟合过程,如图所示.图内接折线法拟合过程()设定一个参考距离a.()假定左端点为 x,f(x),在目标曲线寻找点 x,f(x),使在x与x范围内拟合的折线形状为g(x),如式()所示;与目标曲线f(x)的最大垂向位移差为a,如式()所示,则x,g(x)为第个弯曲点.g(x)f(x)f(x)xxxf(x)()m a xf(x)g(x)a,xxx()()根据步骤(),已知上一个弯曲点 xi,f(xi),在目标曲线寻找点 xi,f(xi),使在xi与xi范围内拟合的折线形状为g(x),如式()所示;与目标曲线f(x)的最大垂向位移差为a,如式()所示,则 xi,g(xi)为第i个弯曲点.依此类推,直至寻找弯曲点达到右端点为止.g(x)f(xi)f(xi)xixi xf(xi)()m a xf(x)g(x)a,xi xxi()()输出各弯曲处的坐标 xi,g(xi).外切折线法当目标曲率板的数学表达式f(x)为凹函数曲线时,外切折线法采用多段位于曲线下方的折线逼近目标曲线;反之,当目标曲率板的数学表达式f(x)为凸函数曲线时,外切折线法采用多段位于曲线上方的折线逼近目标曲线.以目标曲率板的数学表达式f(x)为凹函数曲线为例,介绍外切折线法的具体拟合过程,如图所示.图外切折线法拟合过程()设定一个参考角度.()假定左端点为 x,f(x),在目标曲线寻找点 x,f(x),分别在点 x,f(x)和点x,f(x)处做切线,使两切线的夹角为,此时两切线的交点 x,g(x)即为第个弯曲点,如式()所示.t a nf(x)f(x)xf(x)f(x)f(x)x f(x)x f(x)f(x)g(x)f(x)(xx)f(x)()()根 据 步 骤(),已 知 上 一 个 点 x i,f(x i),在目标曲线寻找点 x,f(x),分别在点 x i,f(x i)和点 x i,f(x i)处做切线,使两切 线 的 夹 角 为,此 时 两 切 线 的 交 点 xi,g(xi)即为第i个弯曲点,如式()所示.依此李梦,等:单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划类推,直至寻找弯曲点达到右端点为止.t a nf(x i)f(x i)xif(x i)f(x i)f(x i)x i f(x i)x if(x i)f(x i)g(xi)f(x i)(xix i)f(x i)()()输出各弯曲处的坐标 xi,g(xi).给定的参考距离a或参考角度越小,板材面外弯曲变形的拟合形状越接近目标曲率板,但板材加热次数随之增加,成本将大幅提高.应根据实际加工生产所允许的误差要求,选取合适的参考距离a或参考角度.当面外弯曲成型的精度满足要求时,减少加热次数.当已知目标曲线的数学表达式为f(x)时,通过内接折线法或外切折线法可推算各条加热线位置xi和加热线位置处的垂向位移g(xi).若共有n条加热线,通过几何关系便可计算各加热线位置处的横向弯曲角度i,如式()所示.n nAAAAAAAAn An AnAnAnAnAn f(x)f(x)f(xn)f(xn)()式中:Aixixi(x,xnL).2 2板材电磁感应加热弯曲成型试验和测量加热 弯 曲 成 型 试 验 采 用 感 应 加 热 设 备X G B ,其工艺参数如表所示.感应加热试验如图所示.移动小车装载感应加热线圈,在加热区 域 进 行 匀 速 移 动,第 一 次 移 动 速 度 为 mm/s,待第一次感应加热结束,钢板冷却温度至 时,沿着上一次加热区域再次进行匀速移动,此次感应加热线圈移动速度为 mm/s.表感应加热试验工艺参数项目数值钢板材料AH 钢板尺寸/mm 感应加热功率/k W 振荡频率/k H z 辅助水冷系统功率/kW 循环水量/(m h)空气间隙/mm 线圈直径/mm 环境温度/图给出温度测试点位置,点(,)和点(,)作为温度测试点,分别位于板材下表面加热线中心位置处和加热线边缘位置处.两 点 的 温 度 利 用 无 线 静 态 应 变 仪(型 号:J M A)进行测量,K型热电偶一端连接测量图感应加热试验仪,另一端以点焊的形式焊接在测量点位置处.试验测试点热循环曲线如图所示.由图可知:在加热过程中,当感应线圈从板边缘处移动至温度测试点时,板材受到感应涡流影响,温度急剧上升,最高温度停留时间仅约s;随着线圈远离温度测试点,温度开始下降,下降速度逐渐减缓.由于点比点更靠近热源中心位置,点的加热速度、最高温度、冷却速度均比点大.图温度测量试验布置待板材冷却至室温后,使用手持式三维扫描仪造 船 技 术第 卷第期图试验测试点热循环曲线(型号:H S C AN )获得板材上表面点云数据.测量前对板材表面进行打磨处理,采用不均匀分布的形式贴反射点,间距为 mm.在测量过程中,摆动手持式三维扫描仪,使激光线可以完整扫描到整个上表面.图为经计算机图形软件处理后的板材上表面面外弯曲变形分布.板材整体呈现沿加热线的法向弯曲变形,且在加热区域处,与初始加热位置的距离越远,板材面外弯曲变形越大.边界效应使板材边缘处产生沿加热线的纵向弯曲变形,最大相对面外弯曲变形达 mm.图板材上表面面外弯曲变形分布3 3热弹塑性有限元分析及验证电磁感应加热弯曲成型过程是一个涉及电磁学、传热学、力学等的复杂过程,热弹塑性有限元分析由于其特有的过程跟踪特性,可以模拟整个感应加热及冷却过程中的温度及应力应变演变过程,并可较为准确地考虑工艺参数的影响.采用三维实体单元建立板材的有限元模型,如图所示,共有 个节点、个单元.由于板材加热线及其附近位置处的温度及应力应变变化很快,因此对此处的网格进行加密处理,其他部分平缓过渡到相对粗糙的网格,达到减少单元数、节约计算时间的目的.力学边界条件如图粗箭头所示.基于AH 钢合金各化学成分(质量分数),通过J M a t P r o软件,得到计算温度场的热性能参 数 和 计 算 变 形 场 的 力 学 性 能 参 数,如 图所示.图板材有限元模型根据试验工艺参数进行热弹塑 性有限元分析,热源模型采用双椭球热源模型.考虑材料热性能参数,计算时间步长取s,得到板材整体的温度场,提 取 图中 的 点(,)和 点(,)处的热循环曲线,通过两测试点的温度变化规律反映板材整个温度场的变化规律,并与试验结果进行对比,对比结果如图所示.由图可知:计算得到的点和点的热循环曲线与试验数据基本吻合;热弹塑性有限元分析可较好地模拟感应加热及冷却过程中的温度演变过程.将获得的瞬态温度场作为热载荷加载至有限元模型中,考虑板材力学性能参数,施加如图所示的刚体位移边界条件,进行力学分析,预测的板材上表面面外弯曲变形如图 所示.为验证有限元计算的准确性,选取图中取样线上的点与测量结果进行对比,对比结果如图 所示.由图 可知:越靠近板材加热区域,板材面外弯曲变形越大,加热区域处的面外弯曲变形几乎相等,范围与线圈直径大小相等.预测的取样线上各点的面外弯曲变形与试验测量结果相吻合.通过热弹塑性有限元分析不仅能准确再现感应加热成型过程中的热力学耦合过程,而且能精确地预测板材的面外弯曲变形.4 4电磁感应加热弯曲成型影响参数分析根据中国造船质量标准,AH 高强度钢在加热弯曲过程中采用加热后空气冷却的方法时,其表面最高允许加热温度为 ,将 对应下的热源移动速度设为下限.随着热源移动速度增大,板材表面温度降低,待温度降到一定程度时,李梦,等:单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划图A H 材料热物理性能参数图热循环曲线对比图 预测的上表面面外弯曲变形云图图 面外弯曲变形对比板材不足以产生弯曲变形,将此时的热源移动速度设为上限.在图所示的有限元模型中,沿加热区域施加不同速度的加热线,得到板材加热弯曲过程中的表面最高温度及板材加热弯曲后取样线位置处的横向弯曲角度,如图 所示.图 不同热源移动速度下的表面最高温度及横向弯曲角度由图 可知:当热源移动速度为 mm/s时,板材表面最高温度达到中国造船质量标准所允许的 极 限 温 度 ,板 材 横 向 弯 曲 角 度 为 r a d.随着热源移动速度的增加,板材表面最高温度降低,经热应变转化的塑性应变减小,板材横向弯曲角度减小.在速度提高至 mm/s时,板材表面最高温度为 ,板材横向弯曲角度仅为 r a d,可认为板材未产生弯曲变形.针对热源移动速度与横向弯曲角度进行回归分析,得到两者的数学关系式:v()式中:为横向弯曲角度,r a d;v为热源移动速度,mm/s,其变化范围为 .5 5电磁感应加热工艺规划及验证选取 最 大 面 外 变 形 为 mm、板 宽 为 mm的单曲率板.该目标对象的数学关系如式()所示:f(x)(x )()式中:x为板宽方向的坐标.造 船 技 术第 卷第期根据单曲率板材曲面成型方法,已知当加热次数 为、加 热 位 置 位 于 板 宽 中 心 处 即 mm时,采用内接折线法的成型误差最大达 ,采 用 外 切 折 线 法 的 成 型 误 差 最 大 达 ,远远超过实际生产加工所允许的精度要求,因此在计算时不考虑一次加热成型.在考虑加热次数为、采用内接折线法时,参考 距 离a为 mm,加 热 线 位 置 为 mm、mm和 mm,条加热线位置处的横向弯曲角度通过式()计算,均为 r a d,通过回归分析拟合的横向弯曲角度与热源移动速度的数学关系式即式(),得到热源移动速度为 mm/s.同理,采用外切折线法,加热次数与采用内接折线法保持相同,参考角度为 r a d,加热线位置为 mm、mm和 mm,热 源 移 动 速 度 为 mm/s.建立如图 所示的单曲率板材实体单元模型,共有 个节点、个单元.采用内接折线法,加热线A、B、C如图 板材上表面的实线箭头所示;采用外切折线法,加热线a、b、c如图 板材上表面的虚线箭头所示.两种拟合方法下的加热线均按照从左向右的顺序,依次进行加热.使用双椭球热源模型考虑电磁感应加热弯曲成型的热力学响应,进行热弹塑性有限元分析.图 单曲率板材实体单元模型为更加直观显示两种拟合方法预测单曲率板材弯曲成型的准确度,选取板材上表面,沿模型长度中点处,做一条垂直于加热线方向的取样线,如图 所示.对比在取样线位置处的面外弯曲变形,如图 所示.两种拟合形式计算下的面外弯曲变形结果均与目标弯曲形状相吻合.具体而言,采用内接折线法和外切折线法计算的面外弯曲变形最大相对误差分别为 和.图 基于工艺规划的单曲板计算结果与目标形状对比采用两种拟合方法均能较好地预测单曲率板材面外弯曲变形,但在满足工程精度要求的情况下,采用内接折线法所需的加热成本要低于外切折线法.一旦板材弯曲成型后未达到精度要求,外切折线法因其过大的面外弯曲变形,不利于后期的校准与矫正.在实际加工过程中,更推荐采用内接折线法作为单曲率板材弯曲成型的依据.6 6结语针对 mm厚的AH 船用钢,采用热弹塑性有限元分析再现板材电磁感应加热弯曲成型过程,并提出内接折线法和外切折线法作为单曲率板材弯曲成型的依据,为船厂在弯板成型过程中提供新的想法与思路.()电磁感应加热可实现船体外板的面外弯曲变形,采用热弹塑性有限元分析可以准确再现感应加热成型过程中的热力学耦合过程,且能精确预测板材的面外弯曲变形.()针对电磁感应加热弯曲成型过程中较常见的影响参数,即热源移动速度,采用高通量的有限元计算和回归分析方法,建立热源移动速度与横向弯曲角度的数学关系式.()针对单曲率板材,提出内接折线法和外切折线法作为板材弯曲成型的依据,通过计算证明两种拟合方法在预测板材面外弯曲变形是可行的.参考文献Z HAN G XB,YAN G Y L,L I U YJ T h en u m e r i c a la n a l y s i s o f t e m p e r a t u r e f i e l d d u r i n gm o v e a b l ei n d u c t i o nh e a t i n go fs t e e lp l a t eJ J o u r n a lo fS h i pP r o d u c t i o n&D e s i g n,():徐兆康船舶建造工艺学M北京:人民交通出版社,下转第 页李梦,等:单曲率船体外板电磁感应加热弯曲成型工艺规划图 交叉型立焊缝结构件试件二维焊缝输出构、外部逻辑、算法设计等方面,对三维扫描识别系统进行详细的论证与设计.利用KNN和霍夫变换等点云图像处理算法,实现船体小组立结构件的焊缝识别与拓扑结构分析,并结合机器人焊接工艺要求和船体小组立结构特点,针对不同类型结构件进行焊接作业规划,生成符合机器人智能焊接工艺要求的焊接作业.通过实际验证,三维扫描识别系统可准确识别类船体小组立结构件的焊缝,并进行焊接作业规划,生成的焊接作业数量、焊缝类型和焊缝长度均符合机器人焊接工艺要求.对于焊接变形导致的焊缝偏移,使用机器人端部装备的线激光传感器,在焊接过程中实时跟踪焊接轨迹,可保证焊接质量.该系统可用于船体小组立结构件的实际焊接,保证船体小组立结构件智能焊接装备的准确高效运行.参考文献胡诚程,耿协伟,于洋,等面向智能焊接生产线的船体中小 组 立 特 征 分 析 J船 海 工 程,():康占宾,闫德俊,陈红亮,等船用小组立焊接生产线智能化技术研究J广东造船,():于航,王旭,周文鑫船舶小组立智能焊接生产线技术研究 C 年M I S/S&A学 术 交 流 会 议 论 文集 陆燕辉,刘华船舶小组立复杂结构智能焊接装备应用方案J造船技术,():倪崇本,储云泽,丁金鸿,等船体小组立特征提取的机器视觉方法与实现J船舶工程,():赵超奇,习俊通船舶小组立焊接工位特征提取和检测J组合机床与自动化加工技术,():上接第 页范平高频感应弯板成形技术研究D南京:南京航空航天大学,L E E K S,K I M S W,E OM D HT e m p e r a t u r ed i s t r i b u t i o na n db e n d i n gb e h a v i o ro f t h i c km e t a lp l a t eb y h i g hf r e q u e n c yi n d u c t i o n h e a t i n gJM a t e r i a l sR e s e a r c hI n n o v a t i o n s,():王哲宇,柳存根,杨志基于数据挖掘的水火弯板变形预测J热加工工艺,():张雪彪,陈诚,刘玉君,等钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析J哈尔滨工程大学学报,():M I T S UYUK I,H I E KA T AK,KA S AHA R ATD e v e l o p m e n to fm a n u f a c t u r i n gs u p p o r t s y s t e mf o r s h i pc u r v e ds h e l lp l a t eu s i n gl a s e rs c a n n e rJ R e s u l t si nE n g i n e e r i n g,:易斌,牛业兴,岳青,等基于高频感应加热的船用钢板材弯曲成形J船舶工程,():陈建波大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析D上海:上海交通大学,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标 准 化 管 理 委 员 会中 国 造 船 质 量 标 准:G B/T S 何开平,等:船体小组立机器人焊接三维扫描识别系统设计