CN112241567A - 船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质，包括将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差；若拟合误差小于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割为两段拟合误差相等的曲线后进入下一步；计算各拟合圆弧的加工半径；输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。本发明主要是根据曲形面板轨迹线形获取其弯曲方向变化的点，进而将轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线；将每段子曲线进一步划分，直到最终所得子曲线可在满足精度要求的前提下用圆弧近似。所以，本实施例不仅操作简单方便，适用性广，而且可通过预先设置的误差数值调整近似精度。

Description

船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质
技术领域
本申请涉及船舶建造领域，特别是涉及船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及 存储介质。
背景技术
船舶结构上存在大量曲形面板，这些曲形面板线形多与曲板平行，随曲板的线形变化而 变化。曲形面板以滚弯方式进行加工，仅可加工圆弧，而曲形面板轨迹线并非由圆弧构成， 因而需将曲形面板轨迹线用圆弧近似。在实际生产过程中，此过程由设计人员凭经验完成， 效率较低，且精度无法保证，因而需要一种稳定算法进而自动处理该过程。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供船舶曲形面板加工信息计算方法、 装置、终端及存储介质，用于解决现有技术中的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种船舶曲形面板加工信息计 算方法，包括：将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误 差；若拟合误差小于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割 为两段拟合误差相等的曲线后进入下一步；计算各拟合圆弧的加工半径；输出各拟合圆弧的 加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线包括： 获取曲形面板轨迹线上的一系列均布点；分别计算各均布点处的副法线向量；判断相邻均布 点的副法线向量是否为反向；若相邻均布点的副法线向量为反向，则其间存在弯曲方向反向 点，采用二分法进一步逼近，并求得弯曲方向变化点，以将曲形面板轨迹线划分为弯曲方向 一致的子曲线；若相邻均布点的副法线向量不为反向，则结束。
于本申请的第一方面的一些实施例中，所述计算各均布点处的副法线向量是指计算切向 量叉乘切向量的导数。
于本申请的第一方面的一些实施例中，判断相邻均布点的副法线向量是否为反向的方式 包括：计算副法线向量点乘结果，若结果为负则两者反向，否则两者同向。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第二方面提供一种船舶曲形面板加工信息计 算装置，包括：曲线分割模块，用于将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；拟合模块，用于 求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差；误差分析模块，用于分析拟合误差，若拟合误差小 于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割为两段拟合误差相 等的曲线后进入下一步；加工半径计算模块，用于计算各拟合圆弧的加工半径；输出模块， 用于输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
于本申请的第二方面的一些实施例中，所述曲线分割模块执行如下步骤：获取曲形面板 轨迹线上的一系列均布点；分别计算各均布点处的副法线向量；判断相邻均布点的副法线向 量是否为反向；若相邻均布点的副法线向量为反向，则其间存在弯曲方向反向点，采用二分 法进一步逼近，并求得弯曲方向变化点，以将曲形面板轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线； 若相邻均布点的副法线向量不为反向，则结束。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第三方面提供一种计算机可读存储介质，其 上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述船舶曲形面板加工信息计算 方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第四方面提供一种电子终端，包括：处理器 及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机 程序，以使所述终端执行所述船舶曲形面板加工信息计算方法。
如上所述，本申请的船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质，具有以 下有益效果：本发明主要是根据曲形面板轨迹线形获取其弯曲方向变化的点，进而将轨迹线 划分为弯曲方向一致的子曲线；将每段子曲线进一步划分，直到最终所得子曲线可在满足精 度要求的前提下用圆弧近似。所以，本实施例不仅操作简单方便，适用性广，而且可通过预 先设置的误差数值调整近似精度。
附图说明
图1显示为本申请一实施例中船舶曲形面板加工信息计算方法的流程示意图。
图2显示为本申请一实施例中的子曲线示意图。
图3显示为本申请一实施例中船舶曲形面板加工信息计算装置的结构示意图。
图4显示为本申请一实施例中电子终端的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加 以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精 神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征 可以相互组合。
需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解， 还可使用其他实施例，并且可以在不背离本申请的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、 电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的 范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并 非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元 件或特征与另一元件或特征的关系。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固 定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一 体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接 相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理 解上述术语在本申请中的具体含义。
再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述 的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、操作、 元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或” 被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C” 意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能 或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对 本发明实施例中的技术方案的进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以 解释本发明，并不用于限定发明。
实施例一：
如图1所示，展示了本发明一实施例中船舶曲形面板加工信息计算方法的流程示意图。 本实施例的船舶曲形面板加工信息计算方法主要包括如下各个步骤。
步骤S1：将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；具体包括如图2所示的子步骤S11～S15。
步骤S11：获取曲形面板轨迹线上的一系列均布点。
步骤S12：分别计算各均布点处的副法线向量。
步骤S13：判断相邻均布点的副法线向量是否为反向。
步骤S14：若相邻均布点的副法线向量为反向，则其间存在弯曲方向反向点，采用二分 法进一步逼近，并求得弯曲方向变化点，以将曲形面板轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线。
步骤S15：若相邻均布点的副法线向量不为反向，则结束。
在一些示例中，计算各均布点处的副法线向量是指计算切向量叉乘切向量的导数。判断 相邻均布点的副法线向量是否为反向的方式包括：计算副法线向量点乘结果，若结果为负则 两者反向，否则两者同向。若相邻均布点的副法线向量反向，则其间存在弯曲方向反向点， 采用二分法进一步逼近，即可求得弯曲方向变化的点。通过求得的弯曲方向变化点，即可将 曲形面板轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线。
步骤S2：求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差。
在一些示例中，各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差的求取方式可参照图2，取子曲线端 点A、B及中点C，创建一条圆弧
Figure BDA0002662951290000041
分别计算中点C两侧圆弧的拱高(hAC、hBC)和两侧子曲线距相应弦的最远距离(dAC、dBC)。若||hAC-dAC|-|hBC-dBC||＜Δ1(Δ1为预先设 置的容差)，则证明C点两侧圆弧近似误差相同，此时圆弧拟合的误差为δ＝(|hAC-dAC|+ |hBC-dBC|)/2；若|hAC-dAC|＜|hBC-dBC|，则将C点移动到曲线BC的中点CB；若 |hAC-dAC|＞|hBC-dBC|，则将C点移动到曲线AC的中点CA。
步骤S3：若拟合误差小于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子 曲线分割为两段拟合误差相等的曲线后进入下一步。
在一些示例中，若δ<Δ2(Δ2为预先设置的容差)，则证明圆弧
Figure RE-GDA0002834772460000042
满足精度要求。否则， 从C点将曲线AB分为两段，求得两段曲线圆弧拟合的误差分别为δAC和δBC，若|δAC-δBC|<Δ3(Δ3为预先设置的容差)，则证明两段曲线圆弧拟合的误差接近，拟合结束；若δAC<δBC，则将C点移动到曲线BC的中点CB；若δAC>δBC，则将C点移动到曲线AC的中点CA，继续 执行。
步骤S4：计算各拟合圆弧的加工半径。
具体来说，可取前述步骤求得的各圆弧半径，根据其弯曲方向求其加工半径。若圆心位 于轨迹线一侧，则圆弧半径即为加工半径；反之，加工半径为圆弧半径减面板厚度。
步骤S5：输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
需说明的是，本实施例的船舶曲形面板加工信息计算方法可应用于控制器，例如ARM (Advanced RISC Machines)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、SoC(Systemon Chip)、DSP(Digital Signal Processing)、或者MCU(Micorcontroller Unit)等控制器；所述方法也可 应用于台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称PDA)等个人电脑；还可应用于服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多 种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成。
总结来说，本实施例提供的船舶曲形面板加工信息计算方法主要是根据曲形面板轨迹线 形获取其弯曲方向变化的点，进而将轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线；将每段子曲线进 一步划分，直到最终所得子曲线可在满足精度要求的前提下用圆弧近似。所以，本实施例不 仅操作简单方便，适用性广，而且可通过预先设置的误差数值调整近似精度。
实施例二：
如图3所示，展示了本发明一实施例中船舶曲形面板加工信息计算装置的结构示意图。 本实施例的船舶曲形面板加工信息计算装置300包括曲线分割模块301、拟合模块302、误差 分析模块303、加工半径计算模块304、输出模块305。
曲线分割模块301用于将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；拟合模块302用于求取各 段子曲线的拟合圆弧及拟合误差；误差分析模块303用于分析拟合误差，若拟合误差小于预 设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割为两段拟合误差相等的 曲线后进入下一步；加工半径计算模块304用于计算各拟合圆弧的加工半径；输出模块305 用于输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
需要说明的是，本实施例提供的船舶曲形面板加工信息计算装置与上文中提供的船舶曲 形面板加工信息计算方法的实施方式类似，故不再赘述。应理解以上装置的各个模块的划分 仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物 理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的 形式实现；还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实 现。例如，曲线分割模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片 中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个 处理元件调用并执行以上曲线分割模块的功能。其它模块的实现与之类似。此外这些模块全 部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具 有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件 中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
例如，以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个 或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，或，一个或多个微 处理器(digital signal processor，简称DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代 码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit， 简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统 (system-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
实施例三：
如图4所示，展示了本发明一实施例中电子终端的结构示意图。本实例提供的电子终端， 包括：处理器41、存储器42、通信器43；存储器42通过系统总线与处理器41和通信器43 连接并完成相互间的通信，存储器42用于存储计算机程序，通信器43用于和其他设备进行 通信，处理器41用于运行计算机程序，使电子终端执行如上船舶曲形面板加工信息计算方法 的各个步骤。
上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，简称 PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称EISA)总线等。该 系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示， 但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其他设备 (例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁 盘存储器。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、 网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，简称ASIC)、现 场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分 立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
实施例四：
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处 理器执行时实现所述船舶曲形面板加工信息计算方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算 机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序 在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟 或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
综上所述，本申请提供船舶曲形面板加工信息计算方法、装置、终端及存储介质，本发 明主要是根据曲形面板轨迹线形获取其弯曲方向变化的点，进而将轨迹线划分为弯曲方向一 致的子曲线；将每段子曲线进一步划分，直到最终所得子曲线可在满足精度要求的前提下用 圆弧近似。所以，本实施例不仅操作简单方便，适用性广，而且可通过预先设置的误差数值 调整近似精度。所以，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种船舶曲形面板加工信息计算方法，其特征在于，包括：
将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；
求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差；
若拟合误差小于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割为两段拟合误差相等的曲线后进入下一步；
计算各拟合圆弧的加工半径；
输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
2.根据权利要求1所述的船舶曲形面板加工信息计算方法，其特征在于，所述将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线包括：
获取曲形面板轨迹线上的一系列均布点；
分别计算各均布点处的副法线向量；
判断相邻均布点的副法线向量是否为反向；
若相邻均布点的副法线向量为反向，则其间存在弯曲方向反向点，采用二分法进一步逼近，并求得弯曲方向变化点，以将曲形面板轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线；
若相邻均布点的副法线向量不为反向，则结束。
3.根据权利要求2所述的船舶曲形面板加工信息计算方法，其特征在于，所述计算各均布点处的副法线向量是指计算切向量叉乘切向量的导数。
4.根据权利要求2所述的船舶曲形面板加工信息计算方法，其特征在于，判断相邻均布点的副法线向量是否为反向的方式包括：计算副法线向量点乘结果，若结果为负则两者反向，否则两者同向。
5.一种船舶曲形面板加工信息计算装置，其特征在于，包括：
曲线分割模块，用于将曲线分割为弯曲方向一致的子曲线；
拟合模块，用于求取各段子曲线的拟合圆弧及拟合误差；
误差分析模块，用于分析拟合误差，若拟合误差小于预设精度，则进入下一步；若拟合误差大于预设精度，则将子曲线分割为两段拟合误差相等的曲线后进入下一步；
加工半径计算模块，用于计算各拟合圆弧的加工半径；
输出模块，用于输出各拟合圆弧的加工半径、弯曲方向及其间的切线位置。
6.根据权利要求5所述的船舶曲形面板加工信息计算装置，其特征在于，所述曲线分割模块执行如下步骤：
获取曲形面板轨迹线上的一系列均布点；
分别计算各均布点处的副法线向量；
判断相邻均布点的副法线向量是否为反向；
若相邻均布点的副法线向量为反向，则其间存在弯曲方向反向点，采用二分法进一步逼近，并求得弯曲方向变化点，以将曲形面板轨迹线划分为弯曲方向一致的子曲线；
若相邻均布点的副法线向量不为反向，则结束。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述船舶曲形面板加工信息计算方法。
8.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至4中任一项所述船舶曲形面板加工信息计算方法。
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