CN114435555A - 用于弯曲板的自动形成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弯曲板自动形成系统，其通过精确获取弯曲形成机器人的操作范围和姿态，精确且均匀地保持加热装置与弯曲板之间的间隙，和准确测量弯曲板的形状来完成任务，从而实现多部件连续加热和无人自动化。

Description

用于弯曲板的自动形成系统

技术领域

本发明涉及一种通过加热平板来形成三维(3D)弯曲板的设备，更具体地，涉及一种通过以下来执行任务的自动弯曲板形成设备：精确获取形成机器人的操作范围和姿态，精确且均匀地保持加热装置与弯曲板之间的间隙，和准确测量弯曲板的形状，从而实现多组件连续加热和无人自动化。

此外，本发明涉及一种用于在弯曲船体板中形成外纵向弯曲的系统，更具体地，涉及一种用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统，其中在“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转件”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”的通信系统下，系统地布置/提供<通过与设计系统通信来加载组件设计形状并生成用于相应组件设计形状的主折弯线的计算模块>、<用于提取主折弯线，以一定的间隔在相对于相应主折弯线的左右两侧生成N(N＝1,2,3...)条平行的帧线，将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状平行帧数据FL”，以一定的间隔生成垂直于主折弯线或具有角度的M(M＝1,2,3...)条帧线，并将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状垂直帧数据FT”的计算模块>、<用于从组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的虚拟平面，并设置相应虚拟平面的每个点与FL的每条帧线之间的竖直距离e作为组件设计形状的每个组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的计算模块>、<用于通过与测量系统通信来加载被测组件形状，通过被测组件形状的每个相应被测组件形状点Pm旋转运动虚拟加热点的角度变形来设置“其中在被测组件形状中有K(K＝1,2,3…)个虚拟加热点和被测组件形状点Pm的坐标(Pm,i)变得接近组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量的所述虚拟加热点和位置反复计算坐标(Pm,i)和坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为组件设计形状的实际加热点坐标，和计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为所述组件设计形状的实际加热量的计算模块>、<用于生成包括组件设计形状的实际加热点坐标和组件设计形状的实际加热量的背面加热线信息的计算模块>和<用于根据背面加热线信息对相应组件进行加工而在组件中形成外纵弯曲的机械装置>，在无需操作员干预的情况下诱导“使用背面热线形成外纵向弯曲的过程”的自动化，从而帮助造船厂有效地避免以操作者为中心的外纵弯曲形成过程带来的诸多传统问题，即趋势难以确定、技术无法标准化、整体生产率下降、外纵弯曲形成过程重复。

此外，本发明涉及一种用于在弯曲船体板中形成横向弯曲的系统，更具体地，涉及一种用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统，其中在弯曲轮廓帧数据生成模块、横向弯曲形成系统的加热点/量计算模块和线加热加热线信息生成模块的通信系统下，新补充/增加<用于经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)，通过在测量弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间训练偏差分布数据(即初始所需形成量分布数据)来生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息的人工智能计算模块>以在“将附加线加热加热线信息补充/添加到现有线加热加热线信息数组”的情况下诱导一系列横向弯曲形成过程，从而帮助造船厂稳定地省略“包括验证公差的过程的2～3个附加测量和附加加热过程”，从而大大提高整体船舶生产效率。

背景技术

船体由焊接在一起的三维(3D)弯曲板组成。特别是，如图1所示，由于急弯，船首的球缘板材通过复杂的成型操作形成。

一般来说，如图2所示，弯曲船体板形成(弯曲形成)是指通过冷成形工艺在常温下在平板上形成横向弯曲，并在将板材放入弯曲板形成设备后，通过热弯曲形成工艺，将具有横向弯曲的板材局部加热弯曲，从而形成横向和纵向弯曲的组合。

在热弯曲形成工艺中，为了形成复杂的弯曲，需要进行复杂而精密的加热工艺，诸如，例如在预定位置局部进行线加热2a和三角加热2b，该加热工艺使用专利文献1和2中描述的自动化机器，而不是依靠操作员使用热炬的手动加热任务。

在包括专利文献1和2的现有的自动弯曲板形成设备的情况下，由于机器人的操作范围有限，因此难以响应于弯曲形成工艺而采取姿势将加热装置精确地与弯曲表面一致地放置，也难以均匀、精确地保持加热装置与板材之间的间隙。

因此，出现机器人难以完美执行整个编程弯曲形成工艺的情况，因此无法在实际应用中实现全无人自动化或多组件连续形成，或者产品精度降低，从而需要额外人工操作。

此外，最近，随着造船需求的急剧增加，能够支持弯曲船体板形成的各种技术正在开发/普及。

例如，在以下专利中更详细地描述了与弯曲船体板形成相关的现有技术的示例：韩国专利号10-1650590(名称：用于预测弯曲板展开形状的方法)(2016年8月24日公布)，韩国专利号10-1570296(名称：用于弯曲板形成的加热装置)(2015年11月19日公布)，韩国专利公开号10-2008-105522(名称：弯曲船体板形成的系统和方法)(2008年12月4日公布)，韩国专利公开号10-2008-100902(名称：用于生成三角形加热的加热模式和路径的系统和方法)(2008年11月21日公布)，韩国专利公开号10-2012-56567(名称：用于确定三角形加热的加热形状和位置的系统和方法)(2012年6月4日公布)。

同时，在现有系统下，通过将预定厚度的钢板加工成基于流体力学、结构力学和振动等工程技术设计的3D弯曲来制造弯曲船体板，船体板加工精度影响船舶的整体设计性能。

在这种情况下，将板材形成为3D形状主要使用两步法，两步法分为通过压力机或辊的机械一次冷成形和使用气炬通过对钢板加热的二次热成形。

冷成形是一种利用辊压机、多压机或压弯机形成弯曲的方法，目前大多数船厂普遍采用冷成形来形成可展开的形状。可展开的形状是指可以通过切割平板的简单弯曲变形而没有面内收缩或膨胀而形成的形状。

热成形是利用气炬的热源和高频感应加热装置对铁板(钢板)加热，使其收缩、膨胀、弯曲变形，将钢板成形为3D弯曲形状的工艺。

同时，如图14所示，现有的弯曲船体板形成操作包括“测量组件的初始形状的过程(S1)”、“记录弯曲面的过程(S2)”、“使用背面热线形成外纵向弯曲(在组件的纵向方向上的组合凸凹形状的3D形状)的过程(S3)”、“翻转组件的过程(S4)”和“使用线加热热线/三角形加热热线形成横向/纵向弯曲的过程(S5)”。

在这种情况下，为了执行“使用背面热线形成外纵向弯曲(在组件的纵向方向上的组合凸凹形状的3D形状)的过程(S3)”，操作员放置具有目标组件的预期形状的模板，用眼睛检查其偏差，完全依靠个人经验或决定在组件上标记背面热线，并执行加热任务。

然而，现有的方法完全地只依赖于操作者的技能和实际知识，因此难以定义趋势，导致技术无法标准化的严重问题。

另外，随着熟练的操作者年龄的增长，现有的方法需要大量时间将技能移交给新的操作者，从而导致整体生产率显著降低的严重问题。

特别地，在现有系统下，在执行完过程S3之后，执行翻转组件的过程(S4)和形成横/纵弯曲的过程(S5)，并且在这种情况下，当确定外纵向弯曲没有按预期形成时，没有别的选择只能重复“翻转组件以加热背面的过程(即S3的外纵向弯曲的形成过程)”，不可避免地，造船厂必须忍受严重的生产率损失。

同时，如图35所示，现有的弯曲船体板形成操作包括“测量组件的初始形状的过程(S10)”、“记录曲面和设置的过程(S20)”、“通过线加热形成横向弯曲的过程(S30)”和“通过三角形加热形成纵向弯曲的过程(S40)”。

在这种情况下，“通过线加热形成横向弯曲的过程(S30)”包括“生成弯曲轮廓帧数据的过程(S31)”、“计算/生成每个帧数据的加热点/加热线的过程(S32)”、“生成线加热加热线信息的过程(S33)”、“根据线加热加热线信息执行线加热的过程(S34)”和“验证公差的过程(S35)”。

在现有系统下，基于弯曲面的几何分析和金属的热变形预测技术执行“生成线加热加热线信息的过程(S33)”。

然而，由于现有的“通过金属的热变形预测得到线加热加热线信息的方法”本质上包含了所谓的“适当假设”，因此一定程度上，预测的形成量与实际的热成形结果之间存在一系列误差，因此，不可避免地，造船厂必须在“一次测量和一次自动加热”之后执行包括“验证公差的过程(S35)”的“2～3个附加测量和附加加热过程”。

当然，如上所述，当“一次测量和一次自动加热”之后不可避免地要额外进行“2～3个附加测量和附加加热过程”时，造船厂不可避免地要忍受诸如整体船舶生产效率显著减少的严重损失。

[相关文献]

[专利文献]

(专利文献1)韩国专利公开号10-2011-0025361(2011.03.10.)

(专利文献2)韩国专利公开号10-2015-0023094(2015.03.05.)

(专利文献3)韩国专利公开号10-2013-0084786(2013.07.26.)

(专利文献4)韩国专利公开号10-2013-0085248(2013.07.29.)

(专利文献5)韩国专利号10-1650590(名称：用于预测弯曲板展开形状的方法)(2016年8月24日公布)

(专利文献6)韩国专利号10-1570296(名称：用于形成弯曲板的加热装置)(2015年11月19日公布)

(专利文献7)韩国专利公开号10-2008-105522(名称：弯曲船体板形成系统和方法)(2008年12月4日公布)

(专利文献8)韩国专利公开号10-2008-100902(名称：用于生成三角形加热的热模式和路径的系统和方法)(2008年11月21日公布)

(专利文献9)韩国专利公开号10-2012-56567(名称：用于确定三角形加热的加热形状和位置的系统和方法)(2012年6月4日公布)

(专利文献10)韩国专利号10-1650590(名称：用于预测弯曲板展开形状的方法)(2016年8月24日公布)

(专利文献11)韩国专利号10-1570296(名称：用于形成弯曲板的加热装置)(2015年11月19日公布)

(专利文献12)韩国专利公开号10-2008-105522(名称：弯曲船体板形成系统和方法)(2008年12月4日公布)

(专利文献13)韩国专利公开号10-2008-100902(名称：用于生成三角形加热的热模式和路径的系统和方法)(2008年11月21日公布)

(专利文献14)韩国专利公开号10-2012-56567(名称：用于确定三角形加热的加热形状和位置的系统和方法)(2012年6月4日公布)

发明内容

[技术问题]

本发明为解决上述问题而设计，本发明的第一目的是提供一种自动弯曲板形成设备，它通过以下来执行任务：精确获取形成机器人的操作范围和姿态，精确且均匀地保持加热装置与弯曲板之间的间隙，和准确测量弯曲板的形状，从而实现多组件连续加热和无人自动化。

另外，本发明的第二目的是在“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转件”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”的通信系统下，系统地布置/提供<通过与设计系统通信来加载组件设计形状并生成用于相应组件设计形状的主折弯线的计算模块>、<用于提取主折弯线，以一定的间隔在相对于相应主折弯线的左右两侧生成N(N＝1,2,3...条平行的帧线，将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状平行帧数据FL”，以一定的间隔生成垂直于主折弯线或具有角度的M(M＝1,2,3...)条帧线，并将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状垂直帧数据FT”的计算模块>、<用于从组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的虚拟平面，并设置相应虚拟平面的每个点与FL的每条帧线之间的竖直距离e作为组件设计形状的每个组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的计算模块>、<用于通过与测量系统通信来加载被测组件形状，通过被测组件形状的每个相应被测组件形状点Pm旋转运动虚拟加热点的角度变形来设置“其中在被测组件形状中有K(K＝1,2,3…)个虚拟加热点和被测组件形状点Pm的坐标(Pm,i)变得接近组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量的所述虚拟加热点和位置反复计算坐标(Pm,i)和坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为组件设计形状的实际加热点坐标，和计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为所述组件设计形状的实际加热量的计算模块>、<用于生成包括组件设计形状的实际加热点坐标和组件设计形状的实际加热量的背面加热线信息的计算模块>和<用于根据背面加热线信息对相应组件进行加工而在组件中形成外纵弯曲的机械装置>，在无需操作员干预的情况下诱导“使用背面热线形成外纵向弯曲的过程”的自动化，从而帮助造船厂有效地避免以操作者为中心的外纵弯曲形成过程带来的诸多传统问题，即趋势难以确定、技术无法标准化、整体生产率下降、外纵弯曲形成过程重复。

此外，本发明的第三目的是在弯曲轮廓帧数据生成模块、横向弯曲形成系统的加热点/量计算模块和线加热加热线信息生成模块的通信系统下，新补充/添加<用于经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)，通过在测量弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间训练偏差分布数据(即初始所需形成量分布数据)来生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息的人工智能计算模块>以在“将附加线加热加热线信息补充/添加到现有线加热加热线信息数组”的情况下诱导一系列横向弯曲形成过程，从而帮助造船厂稳定地省略“包括验证公差的过程的2～3个附加测量和附加加热过程”，从而大大提高整体船舶生产效率。

根据以下详细描述和附图，本发明的这些和其他目的将变得显而易见。

[技术方案]

为实现本发明的第一目的，本发明公开了一种自动弯曲板形成设备，包括：床100，其上装载有弯曲板2；轨道102，纵向安装在床100的左侧和右侧；承载件200，可移动地安装在两个轨道102上；导向梁204，横跨从每个承载件200向上延伸的两个柱202安装；滑架510，可移动地连接到导向梁204；旋转轴座520，安装在滑架510的一侧；6-轴机械臂500，包括第一臂530，第一臂530围绕垂直于滑架510的一侧并沿与地面平行的方向延伸的第一轴线X1可旋转地连接到旋转轴座520；安装件580，在竖直方向上可旋转和可枢转地连接到机械臂500的工作终端；和加热头590，安装在从安装件580向下延伸支架592，面向弯曲板2，执行高频感应加热。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，机械臂500优选地包括：第一臂530，围绕垂直于滑架510的一侧且在与地面平行的方向上延伸的第一轴线X1可旋转地连接到旋转轴座520；第二臂540，围绕在与第一轴线X1相交的方向上延伸的第二轴线X2可旋转地连接到第一臂530的一侧；第三臂550，围绕在与第二轴线X2平行的方向上延伸的第三轴线X3可旋转地连接到第二臂540的旋转端544；第四旋转轴552，从第三臂550的一侧向下延伸并围绕在与第三轴线X3相交的方向上延伸的第四轴线X4可旋转地安装；第五臂560，围绕在与第四轴线X4相交的方向上延伸的第五轴线X5可旋转地连接到第四旋转轴的前端；第六旋转轴570，围绕在与第五轴线X5相交的方向上延伸的第六轴线X6可旋转地连接到第五臂560的一端，并具有连接到安装件580的一端以操作安装件580。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，安装件580优选地包括底板582和从底板582的后表面在向外的方向上以角度θ向上倾斜的后倾板584，以及第六旋转轴570的端面572连接到后倾板584，面向后倾板584。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，后倾板584相对于底板582的倾角θ优选为40°至50°。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，优选地，第一臂530包括从第一臂530的径向外侧延伸以使用与第一轴线X1相交的第二轴线X2作为轴心的延伸块532，以及第二臂540的基端部542围绕第二轴线X2可旋转地连接到延伸块532。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，作为第四旋转轴552的旋转中心的第四轴线X4优选地形成在第二臂540的旋转端544外侧的位置处。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，用于测量加热头590与弯曲板2之间的间隙的间隙测量传感器600优选地安装在安装件580的底板582的下表面上，每个安装在邻近加热头590周边的三个位置附近，另外一个安装在三个位置之间的一个或多个位置处。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，用于测量弯曲板2的一部分的形状的多个形状测量传感器700优选地安装在滑架510的一侧的下表面上。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，形状测量传感器700优选地安装在弯曲板2的横向方向上的五个或更多个位置处并且在纵向方向上的两行或更多个行中。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，用于测量加热头590的变形的加热头变形测量传感器110优选地安装在承载件200中。

在根据本发明的自动弯曲板形成设备中，用于测量加热头590的变形和位置的加热头变形测量传感器110优选地安装在承载件200中。

为了实现本发明的第二目的，本发明公开了一种用于通过与“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转件”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”通信而在所述组件中形成外纵弯曲的用于弯曲船体板的外纵弯曲形成系统，包括：折弯线提取模块，用于通过与设计系统通信来加载组件设计形状，和生成用于相应组件设计形状的主折弯线；帧数据生成模块，用于提取折弯线，以一定的间隔生成相对于相应主折弯线在左右两侧平行的N(N＝1,2,3...)条帧线，存储每条帧线的点的XYZ坐标作为“组件设计形状平行帧数据(FL)”，以一定的间隔生成M(M＝1,2,3...)条垂直于主折弯线或与其成一定角度的帧线，和存储每条帧线的点的XYZ坐标作为“组件设计形状垂直帧数据(FT)”；组件设计形状点坐标设置模块，用于从所述组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的假想平面，和设置相应假想平面的各点与所述FL的各帧线之间的竖直距离(e)为所述组件设计形状的各组件设计形状点(Pd)的坐标(Pd,i)；加热点/量计算模块，用于通过与所述测量系统通信来加载被测组件形状，通过所述被测组件形状的各相应被测组件形状点(Pm)旋转运动所述虚拟加热点的角度变形来设置“所述被测组件形状中有K(K＝1,2,3...)个虚拟加热点和所述被测组件形状点(Pm)的坐标(Pm,i)变得接近于组件设计形状点(Pd)的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量的所述虚拟加热点和位置反复计算所述坐标(Pm,i)和所述坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为所述组件设计形状的实际加热点坐标，和计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为所述组件设计形状的实际加热量；背面加热线信息生成模块，用于生成包括所述组件设计形状的实际加热点坐标和所述组件设计形状的实际加热量的背面加热线信息；和背面加热机械装置，用于根据所述背面加热线信息对相应组件进行加工而在所述组件中形成外纵弯曲。

为实现本发明的该目的，本发明公开了一种用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统，包括：弯曲轮廓帧数据生成模块，用于生成测量的弯曲轮廓帧数据和设计弯曲轮廓帧数据；加热点/量计算模块，用于计算每个测量弯曲轮廓帧数据的加热点/量和每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量；线加热加热线信息生成模块，用于基于每个测量弯曲轮廓数据的加热点/量和每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量来生成包括线加热热线的起点坐标和终点坐标的线加热加热线信息；附加线加热加热线信息生成模块，用于通过经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)训练测量弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间的偏差分布数据来生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息；和线加热机械装置，根据线加热加热线信息和所述附加线加热加热线信息加工相应的组件来在组件中形成横向弯曲。

在这种情况下，附加线加热加热线信息生成模块包括：基础数据生成模块，用于生成所述测量弯曲轮廓与设计弯曲轮廓的偏差分布数据；人工智能模块，用于执行“对偏差分布数据进行归一化和成像的输入数据预处理过程”、“对附加加热线成像的输出数据预处理过程”、“接收输入数据预处理结果信息并输出cGAN预测发生器G(a)的过程”、接收输出数据预处理结果信息和所述G(a)，并输出cGCAN鉴别器D(b│a)、D(G(a)│a)的过程”、“确定损失函数的过程”、“根据损失函数确定的结果重复所述cGAN预测发生器G(a)的输出过程和cGCAN鉴别器D(b│a)、D(G(a)│a)的输出过程的过程”，和“记录附加加热线预测模块的过程”；和附加加热线信息生成模块，用于从人工智能模块接收所述附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标，和利用接收到的坐标生成附加线加热加热线信息以将附加线加热加热线信息添加到线加热加热线信息生成模块生成的线加热加热线信息数组。

[有益效果]

根据本发明的自动弯曲板形成设备，通过以下的组合：6-轴机械臂500的结构、在竖直方向上安装在导向梁204的侧面的6-轴机械臂500的第一臂530的结构、作为6-轴机械臂500的工作终端的第五臂560和第六旋转轴570(安装在与安装件580成预定角度θ)的结构、连接两个三个旋转轴(第一臂530、第四旋转轴552、第六旋转轴570)的结构、间隙测量传感器600、形状测量传感器700和碰撞检测传感器800，可以利用安装件580和加热头590的最大操作范围，微调安装件580和加热头590的姿态，并精确测量弯曲板2的形状，从而实现自动弯曲板形成设备能够无人自动化。

此外，在“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转件”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”的通信系统下，由于本发明的用于弯曲船体板的外纵弯曲形成系统系统地布置/提供<通过与设计系统通信来加载组件设计形状并生成用于相应组件设计形状的主折弯线的计算模块>、<用于提取主折弯线，以一定的间隔在相对于相应主折弯线的左右两侧生成N(N＝1,2,3...)条平行的帧线，将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状平行帧数据FL”，以一定的间隔生成垂直于主折弯线或具有角度的M(M＝1,2,3...)条帧线，并将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状垂直帧数据FT”的计算模块>、<用于从组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的虚拟平面，并设置相应虚拟平面的每个点与FL的每条帧线之间的竖直距离e作为组件设计形状的每个组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的计算模块>、<用于通过与测量系统通信来加载被测组件形状，设置“其中在被测组件形状中有K(K＝1,2,3…)个虚拟加热点和通过虚拟加热点的角度变形引起的被测组件形状的每个相应被测组件形状点Pm的旋转运动从而被测组件形状点Pm的坐标(Pm,i)变得接近组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量和位置的虚拟加热点反复计算坐标(Pm,i)和坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为组件设计形状的实际加热点坐标，和计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为组件设计形状的实际加热量的计算模块>、<用于生成包括组件设计形状的实际加热点坐标和组件设计形状的实际加热量的背面加热线信息的计算模块>和<用于根据背面加热线信息对相应组件进行加工而在组件中形成外纵弯曲的机械装置>，在本发明的实施环境下，可以在无需操作员干预的情况下自动执行“使用背面热线形成外纵向弯曲的过程”，因此，造船厂可以有效避免以操作者为中心的外纵弯曲形成过程带来的诸多传统问题，即趋势难以确定、技术无法标准化、整体生产率下降、外纵弯曲形成过程重复。

另外，由于本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统新补充/增加了<用于经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)，通过在测量弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间训练偏差分布数据(即初始所需形成量分布数据)来生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息的人工智能计算模块>，在弯曲轮廓帧数据生成模块、横向弯曲形成系统的加热点/量计算模块和线加热加热线信息生成模块的通信系统下，在本发明的实施环境下，可以在“将附加线加热加热线信息补充/添加到现有线加热加热线信息数组”的情况下执行一系列横向弯曲形成过程，从而帮助造船厂稳定地省略“包括验证公差的过程的2～3个附加测量和附加加热过程”，从而大大提高整体船舶生产效率。

附图说明

图1是示出一般的弯曲船体板的示例的图。

图2是用于描述一般的弯曲板形成过程的图。

图3是示出根据本发明的弯曲板自动形成系统的图。

图4是示出根据本发明的弯曲板形成设备的透视图。

图5是从不同的方向看的图4的形成设备的透视图。

图6是根据本发明的弯曲形成机器人的侧视图。

图7是图6的机器人的透视图。

图8是从不同的方向看的图7的透视图。

图9是根据本发明的弯曲形成机器人的主要部分的透视图。

图10是根据本发明的弯曲形成机器人的主要部分的侧视图。

图11是从底部观察时根据本发明的弯曲形成机器人的加热装置的透视图。

图12是示出根据本发明的弯曲形成机器人的加热装置的间隙测量传感器的布置的平面图。

图13是示出了根据本发明的用于弯曲形成机器人的弯曲板形状测量的传感器的布置的图。

图14是概念性地示出一般弯曲船体板形成过程的示例图。

图15是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统的通信连接模式的示例图。

图16是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统的详细结构的示例图。

图17至图34是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统的详细功能执行过程的示例图。

图35是概念性地示出一般弯曲船体板形成过程的示例图。

图36是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统的通信连接模式的示例图。

图37是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统的详细结构的示例图。

图38是概念性地示出根据本发明的附加线加热加热线信息生成模块的详细配置的示例图。

图39至图64是概念性地示出根据本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统的详细功能执行过程的示例图。

具体实施方式

下面将结合附图详细描述根据本发明的弯曲板自动形成系统的实施例。

(实施例1)一种弯曲板自动形成系统

对应于请求保护方案1至11。

<弯曲板自动形成系统>

图3是根据本发明的弯曲板自动形成系统的图。

参考图3，本发明的弯曲板自动形成系统包括使用机械臂和高频感应加热装置形成弯曲的自动弯曲板形成设备10；以及配备有弯曲形成程序和控制整个自动弯曲板形成设备10的计算装置的控制装置20，该控制装置包括管理人员输入的输入装置和诸如监视器30的输出装置，弯曲板自动形成系统通过由程序自动控制机械臂的姿态和高频感应加热装置和加热强度和速度来形成弯曲板。

<自动弯曲板形成设备>

图4和图5示出根据本发明的弯曲板形成设备10，图4是透视图，图5是从不同的方向看的图4的形成设备的透视图。

参考图4和图5，根据本发明的自动弯曲板形成设备10包括：床100，该床上装载有弯曲板2；轨道102，在纵向方向上安装在床100的左侧和右侧；以及承载件200，可移动地安装在两个轨道102中的每一个上。

柱202从两个承载件200中的每一个向上延伸，并且导向梁204横跨安装在两个柱202上(在图中的左右方向上)。

滑架510沿着导向梁204的导轨206在左右方向(在横向方向)上可移动地安装在导向梁204中。

另外，旋转轴座520安装在滑架510的一侧，6-轴机械臂500安装在旋转轴座520上。

6-轴机械臂500，具体地，其第一臂530围绕垂直于滑架510的一侧并在平行于地面的方向上延伸的第一轴线X1可旋转地连接。

如上所述，由于6-轴机械臂500的第一臂530通过侧壁安装方法安装，即安装于从导向梁204的一侧的竖直方向上，因此可以利用6-轴机械臂500的最大操作范围。

6-轴机械臂500的工作终端连接有用于安装高频感应加热设备的安装件580和加热头590。

安装件580在竖直方向上可旋转和可枢转地连接到6-轴机械臂500的工作终端(具体可参考6-轴机械臂500的以下说明)。

用于弯曲板2的高频感应加热的加热头590安装在安装件580中。加热头590安装在与安装件580向下隔开预定距离的位置处。为此，支架592从安装件580向下延伸，并且加热头590安装在支架592的前端。加热头590具有如专利文献3的具有高频感应线圈的加热区域，并且支架592具有为高频感应线圈供应电流的电源线。

通过6轴机械臂500的运动控制，加热头590以与弯曲板2表面平行且间隙均匀地面向弯曲板2的姿势加热。

<6-轴机械臂>

随后，将通过图6至图10详细描述根据本发明的6-轴机械臂500的结构。

图6是透视图，图7是从不同方向观察时图6的机器人的透视图，图8是侧视图，图9是主要部分(工作终端)的透视图，图10是主要部分(工作终端)的侧视图。

首先，参考图6至图8，上述滑架510沿导向梁204可移动，该滑架的导向块512a可滑动地连接到导向梁204的轨道206。

具体地，滑架510包括：前板512，面向导向梁204前侧的；底板514，从前板512延伸穿过导向梁204的下表面；和后板516，从底板514向上延伸并面向导向梁204的后侧。延伸板518从后板516水平延伸。如下所述的形状测量传感器700安装在延伸板518中。

上述旋转轴座520安装在滑架510的一侧，即前板512上，并且6-轴机械臂500的第一臂530连接到旋转轴座520。

第一臂530围绕垂直于滑架510的一侧并在平行于地面的方向上延伸的第一轴线X1可旋转地连接。

如上所述，由于6-轴机械臂500的第一臂530通过侧壁安装方法安装，即在竖直方向上安装到导向梁204的一侧，因此可以利用6-轴机械臂500的最大操作范围。

第一臂530连接到旋转轴座520。第一臂530围绕垂直于滑架510的一侧并在平行于地面的方向上延伸的第一轴线X1可旋转地连接。

第二臂540连接到第一臂530的一侧。第二臂540具有基端部542，基端部542围绕在与第一轴线X1相交的方向上延伸的第二轴线X2可旋转地连接。因此，第二臂540可以通过第一臂530整体的旋转而进行围绕第一轴线X1旋转的运动与同时绕第二轴线X2自旋转的运动的组合。

第一臂530可以具有延伸块532。延伸块532从第一臂530的径向外侧在平行于第一轴线X1的方向上延伸，以使用与第一轴线X1相交的第二轴线X2作为其轴心。

第二臂540的基端部542围绕第二轴线X2可旋转地连接到延伸块532。

第三臂550连接到第二臂540的旋转端544。第三臂550围绕在平行于第二轴线X2的方向上延伸的第三轴线X3可旋转地连接。

第四旋转轴552可旋转地安装在第三臂550中。第四旋转轴552被安装成使得它从第三臂550的一侧向下延伸，并且围绕在与第三轴线X3相交的方向上延伸的第四轴线X4可旋转地安装。当第三臂550保持水平时，第三臂550呈在垂直于第三臂550的方向上向下延伸的形状。

在本实施例中，作为第四旋转轴552的旋转中心的第四轴线X4形成在第二臂540的旋转端544外侧的位置处。这通过具有在径向方向上从第三轴线X3到足以越过第二臂540围绕第三轴线X3的旋转端544的延伸长度的第三臂550实现。

第五臂560连接到第四旋转轴552的前端。第五臂560围绕在与第四轴线X4相交的方向上延伸的第五轴线X5可旋转地连接。

第六旋转轴570可旋转地连接到第五臂560的旋转端。第五臂560围绕在与第五轴X5相交的方向上延伸的第六轴X6可旋转地连接。

上述安装件580连接到第六旋转轴570的端部。因此，安装件580进行由第五臂560进行的围绕第五轴线X5垂直旋转的运动和由第六旋转轴570进行的围绕第六轴线X6旋转的运动的组合。

随后，图9和图10示出了6-轴机械臂500的工作终端与安装件580之间的连接关系。图9是透视图，图10是侧视图。

参考图9和图10，在该实施例中，安装件580包括底板582和后倾板584，该后倾板在从底板582的后表面向外向上的方向上以角度θ向上倾斜。后倾板584相对于底板582的倾斜角θ优选为40°至50°。

后倾板584被构造成连接第六转轴570，即6-轴机械臂500的工作终端。

就是说，第六旋转轴570的端面572连接到后倾板584，并面向后倾板584。

由于安装件580具有以角度θ倾斜的后倾板584，并且第六旋转轴570的端面572面向后倾板584而连接到后倾板584，因此作为第六旋转轴570的轴心的第六轴线X6(与第五臂560的延伸轴线相同的方向)与底板582之间的角度θ可以同样倾斜底板582与后倾板584之间的角度θ。

如上所述，由于作为6-轴机械臂500的工作终端的第五臂560和第六旋转轴570以预定角度θ(例如，45°)安装到安装件580上，因此可以利用安装件580和加热头590的最大操作范围，并精确调整安装件580和加热头590的姿态。

例如，因为包括专利文献1和2的现有的自动弯曲板形成设备具有旋转轴座520和垂直安装并围绕垂直轴旋转以旋转整个机械臂和机械臂的工作终端的第一臂530，以及安装在同一方向上的安装件580，所以由于机械臂和安装件580的操作范围和姿势有限，因此难以采取符合弯曲板2的复杂形状的姿势。

然而，如上所述，本发明的6-轴机械臂500具有这样的结构：第一臂530在竖直方向上安装到导向梁204的一侧，从而使整个6-轴机械臂500围绕水平的第一轴线X1旋转。另外，通过其中作为6-轴机械臂500的工作终端的第五臂560和第六旋转轴570以预定角度θ安装到安装件580的结构，可以扩大安装件580和加热头590的操作范围位置并采取精确的姿势。另外，通过一个第一臂530在水平方向上旋转、第二臂540在竖直方向上可旋转地连接到第一臂530、第四旋转轴552在竖直方向上安装在第二臂540上和第五臂560位于第四转轴552的前端并通过第六转轴570与安装件80成一定角度连接的结构，可以扩大安装件580和加热头590的操作范围，并采取精确的姿势。此外，通过组合上述结构，这些优点被最大化。

<间隙维持用传感器>

图11和12示出了根据本发明的间隙测量传感器600的布置，图11是从底部观察时作为加热装置的安装件580的透视图，图12是示出间隙测量传感器600的布置关系的平面图。

参考图11和图12，本发明的间隙测量传感器600测量加热头590与弯曲板2之间的间隙并传输到控制装置20，以使控制装置20能够控制加热头590的姿态，面对弯曲板2，以保持均匀的间隙。

如图11所示，多个间隙测量传感器600安装在安装件580的底板582的下表面上。间隙测量传感器600包括激光位移传感器，并通过测量距弯曲板2的距离来计算加热头590和弯曲板2之间的间隙。

间隙测量传感器600具有图12所示的布置结构。

虽然在本实施例中安装了四个或更多个间隙测量传感器600，但是每个间隙测量传感器都可以安装在邻近加热头590的周边的三个位置附近，并且一个附加的间隙测量传感器可以安装在三个位置之间的一个或多个位置处。

为了计算加热头590和弯曲板2之间的相对位置，需要测量弯曲板2上的三个位置，但是由于不保证间隙测量传感器600总是进行准确的测量，因此除了三个传感器，在至少一个位置再安装一个传感器，除了预测为不准确测量的传感器值，通过结合三个测量点来预测弯曲板2的位置，并且计算线圈的位置和位姿以保持加热头590平行于具有均匀间隙的位置。

与图11和图12所示的实施例一样，优选基本上具有三个间隙测量传感器600：600a、600b、600c，并且在间隙测量传感器600a和传感器600b之间安装附加的间隙测量传感器600d，在间隙测量传感器600a与传感器600c之间安装附加的间隙测量传感器600e。

<形状测量传感器700>

图13是示出根据本发明的用于弯曲形成机器人的弯曲板形状测量的传感器的布置的图。

参考图13，形状测量传感器700包括激光位移传感器，并且安装在滑架510中。

在本实施例中，延伸板518一体地形成在滑架510中，并且多个形状测量传感器700安装在延伸板518中。

多个形状测量传感器700在随着导向梁204的前后移动和滑架510的左右移动而移动的同时在弯曲板2的整个区域上测量形状。

从图13所示的下部的图可以看出，多个形状测量传感器700被布置成用于测量预定地区(例如，正方形或矩形区域)的测量区域Z1的形状。相应地，随着滑架510和承载件200沿弯曲板2的移动，通过依次测量测量区Z1可以可测量全部或部分弯曲板2的形状，并传输到控制装置20。

与该实施例一样，多个形状测量传感器700的布置可以包括安装在弯曲板2的横向方向上的五个位置处并且在纵向方向上的两行中的至少十个形状测量传感器。

由于弯曲板2在床100的纵向上放置在床100上，因此弯曲板2在宽度方向上具有高曲率并且在纵向方向(长度方向)上具有低曲率。

因此，由于多个形状测量传感器700在曲率高的宽度方向上以小的间隔和曲率低的纵向方向上的大间隔进行测量是有效的，因此优选地以这样的方式布置十个形状测量传感器700，即在宽度方向上密集地布置五个形状测量传感器700和在长度方向上广泛地布置成两行。

通过形状测量传感器700的布置，可以测量从每个形状测量传感器700到弯曲板2的距离，并且控制装置20可以通过测量的距离计算弯曲板2的形状。

<加热头变形测量/碰撞测量>

同时，根据图4和图5，加热头变形测量传感器110安装在承载件200中以测量加热头590的变形。

加热头变形测量传感器110可以包括激光位移传感器或成像传感器。

加热头形变测量传感器110通过测量直接加热弯曲板2的加热头590的实际位置来测量加热头590与弯曲板2之间的实际间隙，并传输到控制装置20，以使控制装置20能够校正加热头590的位置或检测加热头590的变形。

如上所述，通过加热头变形测量传感器110测量加热头590的位置或变形，可以实现精确且均匀的间隙保持和精确形成。

此外，如图7和图8所示，碰撞检测传感器800安装在安装件580中。

碰撞检测传感器800可以包括称重传感器、应力传感器和加速度传感器，并且当超过参考值的冲击施加到加热头590时，信号可以被传输到控制装置20以停止设备或产生警报。

如上所述，通过组合以下结构：6-轴机械臂500的结构、在竖直方向上从导向梁204的一侧安装的6-轴机械臂500的第一臂530的结构、安装为与安装件580成预定角度θ的第五臂560和第六旋转轴570(它们是6-轴机械臂500的工作终端)的结构、连接两个三旋转轴(第一臂530、第四旋转轴552、第六旋转轴570)的结构、以及间隙测量传感器600、形状测量传感器700和碰撞检测传感器800，本发明可以利用安装件580和加热头590的最大操作范围，微调安装件580和加热头590的姿态，精确测量弯曲板2的形状，从而实现无人自动化的自动弯曲板形成设备。

(实施例2)用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统

它对应于请求保护方案12至14。

下面将更详细地描述根据本发明的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统。

如图15所示，根据本发明的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统2100通过与以下通信来执行在组件中形成外纵向弯曲的过程：“用于提供组件设计形状(弯曲面设计形状)的设计系统2010”、“用于执行记录弯曲面设计形状和被测弯曲面形状的过程的弯曲面记录系统2020”、“用于提供被测组件形状(被测弯曲面形状)的测量系统2030”、“用于翻转组件的组件翻转系统2040”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统2050”。

供参考，图17示出了根据本发明的用于弯曲船体板的由横向/纵向弯曲形成系统2050形成的横向/纵向弯曲的概念形状和由外纵向弯曲形成系统2100形成的外纵向弯曲的概念形状。

在这种情况下，如图16所示，根据本发明的弯曲船体板外纵向弯曲形成系统2100采用以下的紧密组合配置：折弯线提取模块2102、帧数据生成模块2103、组件设计形状点坐标设置模块2104、加热点/量计算模块2105、背面加热机械装置2106、背面加热线信息生成模块2107、背面加热线信息传输模块2108和背面再加热确定模块2109，并且通过接口模块2101的媒介而与“用于提供组件设计形状的设计系统2010”、“用于提供被测组件形状的测量系统2030”、“用于翻转组件的组件翻转系统2040”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统2050”通信。

如图18所示，折弯线提取模块2102通过与设计系统2010通信来执行加载部件设计形状和为相应组件设计形状生成主折弯线的过程。

在该程序下，折弯线提取模块2102导入组件的设计形状并生成用于组件设计形状的主折弯线。

主折弯线提取组件两条边轮廓的最低或最高位置，用直线连接，并在组件被放置在正确方向时定义为横截面中的最低位置(最深点)，相反，当组件被翻转时定义为横截面中的最高位置(最高点)(见图18)。

如图19和图20所示，帧数据生成模块2103执行以下过程：提取主折弯线，以一定的间隔在相对于相应主折弯线的左侧和右侧生成N(N＝1,2,3...)条平行的帧线，将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状平行帧数据FL”，以一定的间隔生成垂直于主折弯线或具有角度的M(M＝1,2,3...)条帧线，并将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状垂直帧数据FT”。

在此过程中，帧数据生成模块2103提取主折弯线，并以如图19所示的均匀间隔生成相对于主折弯线在左侧和右侧平行的N条帧线，并且帧线被定义为FL。平行帧线的间距a可以取决于外纵向弯曲量变化，每一帧的点坐标存储在帧数据结构中。

除了在图19中生成的FL数据之外，如图20所示，垂直于主折弯线或具有角度的M条帧线间隔产生，并将它们定义为FT。垂直或有角度的帧线的间隔b可以取决于外纵向弯曲量而变化，每一帧的点坐标存储在帧数据结构中。

如图21所示，组件设计形状点坐标设置模块2104执行从组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的假想平面，并将相应假想平面的每个点与FL的每条帧线之间的竖直距离e设置为组件设计形状的每个组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)。

在该过程中，组件设计形状点坐标设置模块2104根据从设计系统2010导入的组件的3D计算机辅助设计(CAD)形状生成在z方向上竖直间隔的任意平面c(参见图21)。

在这种情况下，任意平面c平行于参考坐标系的xy平面，并在z方向上与原点隔开特定距离d。与图19中生成的帧线FL的竖直距离e从平行于坐标系的任意平面c中提取并存储在结构中。在每个位置存储的z坐标值e被视为组件的外纵向弯曲量。

加热点/量计算模块2105通过与测量系统2030的通信来执行加载被测组件形状的过程，并且如图22至图24所示，设置“其中在被测组件形状中有K(K＝1,2,3…)个虚拟加热点和通过虚拟加热点的角度变形引起的被测组件形状的每个相应被测组件形状点Pm的旋转运动从而被测组件形状点Pm的坐标(Pm,i)变得接近组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量和位置的虚拟加热点反复计算坐标(Pm,i)和坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为组件设计形状的实际加热点坐标，并且计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为组件设计形状的实际加热量的计算模块。

当组件中存在加热点时，通过相对于加热点弯曲组件造成的旋转变形发生角度变形。

当初始轮廓或被测弯曲轮廓上有多个加热点(K个加热点)时，被测弯曲轮廓帧数据上的点坐标(Pm，i)由于每个加热点的角度变形而做接近设计弯曲轮廓帧数据FL上的点坐标(Pd，i)的旋转运动(例如，加热点存在于FT上)。即，设计弯曲轮廓帧数据和被测弯曲轮廓帧数据的点坐标的M个Z-方向(高度方向)偏差dZi中的每一个由于K个角度变形而接近于0(参见图22至图24)。

在这种情况下，加热点/量计算模块2105重复计算具有不同数量和位置的加热点的每种情况的高度偏差dZi，并且对于所有dZi(i＝1,2,...,M)，当允许标准tol被满足时，将相应情况的加热点坐标(Ph，j)和每个加热点的角度变形量存储在被测弯曲轮廓帧数据结构中。在这种情况下，角度变形量存储在加热量栏中。

加热点/量计算模块2105对所有的设计弯曲轮廓和被测弯曲轮廓进行该处理，并将每个弯曲轮廓的加热点位置坐标和角度变形量存储在每个被测弯曲轮廓帧数据结构中。

同时，如图25至图27所示，背面加热线信息生成模块2107执行生成背面加热线信息的过程，该背面加热线信息包括组件设计形状的实际加热点坐标和组件设计形状的实际加热量。

在此过程中，当加热点和加热量存储在所有弯曲轮廓帧数据(FL、FT)中时，背面加热线信息生成模块2107生成背面加热线信息。

用于生成背面加热线信息的规则如下(参见图25至图27)。

首先，将第1弯曲轮廓帧数据FL-1的加热点(共F个加热点)分别存储为P11、P12、……、P1F。在这种情况下，加热点按X坐标的降序存储。P11再次存储在Ph_1中。

随后，使用通过Ph_1并垂直于弯弯曲或具有角度的帧数据FT-1。(X,Y,Z)坐标和Ph_1的加热量被添加到任意{Ph_line}。{Ph_line}是临时数组，并存储每个加热点的加热点坐标和加热量。

随后，检测第2～第N弯曲轮廓帧数据FL上的加热点，以从第二弯曲轮廓帧数据FL-2开始，依序判断是否有相应加热点在距离假想直线的距离w内，若有，则相应加热点的坐标和加热量被添加到数组{Ph_line}中。

随后，当将最后第N个弯曲轮廓帧数据FL上的加热点的坐标和加热量添加到{Ph_line}时，将{Ph_line}添加到加热线信息数据结构中。P12再次存储到Ph_1中，{Ph_line}被初始化(数组内容全部删除)，将Ph_1的坐标和加热量添加到{Ph_line}中。随后，重复先前的过程。同样，P13～P1F也经过前面的过程。

随后，当弯曲轮廓帧数据FL-3中生成的加热点P3F之中存在与前一FL-2中生成的加热点P2F相距距离w的加热点时，在距离小于a特定距离值w'的情况下，将加热点视为连接到在前一FL中生成的加热点P2F的加热点，并且连接到加热线并添加到(FT-4上的加热线)信息数据结构中。

重复上述步骤。在这里，检测第I-1至第N个弯曲轮廓的帧数据(FL&FT)加热点。

如图28和图29所示，背面加热线信息传输模块2108通过与背面加热线信息生成模块2107通信来执行接收背面加热线信息，并将接收到的背面加热线信息传输到如下所述的背面加热机械装置2106以促使在组件中形成外部纵向弯曲的过程。

通过背面加热线信息生成过程生成的每一项加热线信息数据结构的加热点坐标和加热量成为一条热线的元素。

(1)加热线的加热起始坐标：第一加热点的坐标HL_S

(2)加热线的加热结束坐标：最后加热点的坐标HL_F

(3)加热速率：计算加热量(角度变形)的平均值。通过根据角度变形计算加热速度的函数F而从加热量的平均值计算加热速度v_HL。函数F是存在于加热程序中的函数。在这种情况下，当计算出的速率超出[加热约束]设置的vmin～vmax范围时，vmin或vmax按原样设置。当加热速率小于vmin时，将vmin设为加热速率，当加热速率大于vmax时，将vmax设为加热速率。

当为每一项加热线信息数据结构设置HL_S、HL_F、v_HL时，背面加热线信息传输模块2108将这些值存储在单独的数据文件中以允许背面加热机械装置2106读取(参见图28和图29)。

在这种情况下，如果存储在加热线信息数据中的加热线总数为n，则生成n个dat文件并且通过数字来进行区分。文件名被设置为[HEATLINE-01.DAT]～[HEATLINE-n.DAT]。当总共n个dat文件被转换时，背面加热线信息传输模块2108将它们一次性传输到背面加热机械装置2106。

背面加热机械装置2106通过根据背面加热线信息对相应的组件进行加工来执行在组件中形成外纵向弯曲的过程。

在此过程中，如图30所示，当背面加热机械装置2106从背面加热线信息传输模块2108接收到总共n个加热任务文件[HEATLINE-01.DAT]～[HEATLINE-n.DAT]时，背面加热机械装置2106依次执行从01至n的加热任务。以记录的加热速率v_HL从记录在每个文件中的开始坐标HL_S到结束坐标HL_F执行加热任务。

在其中通过背面加热机械装置2106的背面加热在组件中形成外纵向弯曲的情况下，如图31至34所示，背面再加热确定模块2109执行以下过程：记录组件设计形状和被测组件形状、计算组件设计形状的组件设计形状点的坐标和被测部件形状的被测组件形状点的坐标的Z分量偏差dZi(i＝1、2、3……，M)、计算相应Z分量偏差dZi(i＝1,2,3…,M)的平均值、确定计算出的平均值是否等于或小于预设公差值dL、当平均值等于或小于公差值dL时确定终止操作、当平均值等于或大于公差值dL时确定重新加热组件的背面。

在该过程中，背面再加热确定模块2109计算纵向弯曲的误差为弯曲轮廓帧数据FT上的点坐标的平均误差，并通过与由系统2100设置的dL(纵向弯曲公差)比较来确定是否终止操作或再加热。

在这种情况下，背面再加热确定模块2109将通过横向弯曲的两个边缘的中心点A、B并包括Z轴的平面与设计弯曲面(组件设计形状)和被测弯曲面(被测组件形状)相交的交线分别存储为设计纵向弯曲轮廓弯曲几何和被测纵向弯曲轮廓弯曲几何，并提取点坐标并以帧数据的形式存储。

随后，背面再加热确定模块2109另外存储设计纵向弯曲的两个边缘作为设计纵向弯曲轮廓弯曲几何形状并提取点坐标以生成设计纵向弯曲轮廓帧数据。通过将点坐标在Z方向上投影到被测弯曲面上得到的坐标存储在被测纵向弯曲轮廓帧数据中。每三个设计/被测纵向弯曲轮廓帧数据都通过前面的过程生成。

随后，背面再加热确定模块2109通过应用以下过程来计算纵向弯曲轮廓帧数据的平均误差：

(1)检测到在连接第j个设计弯曲帧数据中的两个端点坐标(1^st，M^th)的直线上的M个设计弯曲帧数据坐标中的每一个的距离，并将最大值存储为Dmax,j。

(2)当设计弯曲帧数据与实测弯曲帧数据上点坐标的Z个组件的偏差为dZi(i＝1、2，…，M)时，用图33所示的等式计算第1至第N设计弯曲轮廓(组件设计形状)帧数据和被测弯曲轮廓(被测组件形状)帧数据的等式。

(3)对第1至第N设计弯曲轮廓帧数据和被测弯曲轮廓帧数据重复前面的过程，并使用图34所示的等式计算平均值。

(4)将通过前面过程计算出的平均值与dL(纵向弯曲公差)进行比较。

如上所述，由于在“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转系统”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”的通信系统下，本发明系统地布置/提供<通过与设计系统通信来加载组件设计形状并生成用于相应组件设计形状的主折弯线的计算模块>、<用于提取主折弯线，以一定的间隔在相对于相应主折弯线的左右两侧生成N(N＝1,2,3...)条平行的帧线，将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状平行帧数据FL”，以一定的间隔生成垂直于主折弯线或具有角度的M(M＝1,2,3...)条帧线，并将每条帧线的点的XYZ坐标存储为“组件设计形状垂直帧数据FT”的计算模块>、<用于从组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的虚拟平面，并设置相应虚拟平面的每个点与FL的每条帧线之间的竖直距离e作为组件设计形状的每个组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的计算模块>、<用于通过与测量系统通信来加载被测组件形状，设置“其中在被测组件形状中有K(K＝1,2,3…)个虚拟加热点和通过虚拟加热点的角度变形引起的被测组件形状的每个相应被测组件形状点Pm的旋转运动从而被测组件形状点Pm的坐标(Pm,i)变得接近组件设计形状点Pd的坐标(Pd,i)的情况”，通过用不同数量和位置的虚拟加热点反复计算坐标(Pm,i)和坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有dZi(i＝1,2,3…,M)的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为组件设计形状的实际加热点坐标，和计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为组件设计形状的实际加热量的计算模块>、<用于生成包括组件设计形状的实际加热点坐标和组件设计形状的实际加热量的背面加热线信息的计算模块>和<用于根据背面加热线信息对相应组件进行加工而在组件中形成外纵弯曲的机械装置>，在本发明的实施环境下，可以在无需操作员干预的情况下自动执行“使用背面热线形成外纵向弯曲的过程”，从而帮助造船厂有效避免以操作者为中心的外纵弯曲形成过程带来的诸多传统问题，即趋势难以确定、技术无法标准化、整体生产率下降、外纵弯曲形成过程重复。

本发明在需要有效弯曲船体板形成的广泛应用中发挥有用的效果。

(实施例3)用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统

它对应于请求保护方案15至17。

如图36所示，根据本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统3100通过与以下系统进行通信来执行在组件形成横向弯曲的过程：“用于提供组件设计形状(弯曲面设计形状)的设计系统3010”、“用于执行记录弯曲面设计形状和被测弯曲面形状的过程的弯曲面记录系统3020”、“用于提供被测组件形状(被测弯曲面形状)的测量系统3030”、“用于设置加热约束的加热约束设置系统3040”和“用于在组件中形成纵向弯曲的纵向弯曲形成系统3050”。

在这种情况下，如图37所示，根据本发明的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统3100采用以下模块的紧密组合配置：弯曲轮廓帧数据生成模块3101、加热点/量计算模块3102、线加热加热线信息生成模块3103、附加线加热加热线信息生成模块3110、线加热加热线信息传输模块3104和线加热机械装置3105。

在这种情况下，附加线加热加热线信息生成模块3110唯一地执行“对线加热加热线信息生成模块3103生成的现有线加热加热线信息数组新补充/添加附加线加热加热线信息的功能”，并且如图38所示，采用基本数据生成模块3111、人工智能模块3112和附加加热线信息生成模块3113的紧密组合配置。

首先，如图39至图41所示，弯曲轮廓帧数据生成模块3101执行生成被测弯曲轮廓帧数据和设计弯曲轮廓帧数据的过程。

在此过程中，弯曲轮廓帧数据生成模块3101以预定间隔a划分记录的设计弯曲面的两个Y方向边缘v1～v2、v3～v4，同时当包括Z轴线的平面T与设计弯曲面和被测弯曲面相交时，生成每个弯曲面的交线作为设计弯曲面和被测弯曲面的弯曲轮廓弯曲几何形状(图39中的第2至N-1)。

另外，弯曲轮廓帧数据生成模块3101在设计弯曲面本身的两端生成横向弯曲的两个边缘v1～v4、v2～v3作为设计弯曲轮廓几何形状，并生成通过将每个设计弯曲轮廓几何形状在Z方向上投影在被测弯曲面上而形成的两条弯曲中的每一条作为被测弯曲轮廓几何形状(图39中的第1和第N)。

此外，如图40和图41所示，弯曲轮廓帧数据生成模块3101从设计弯曲轮廓弯曲几何形状以间隔b提取弯曲上的M个点坐标(包括两个端点)并存储在设计弯曲轮廓帧数据结构中。

此外，将再次通过将每个设计弯曲轮廓点在Z方向上投影到被测弯曲轮廓弯曲几何形状上而获得的M个交点坐标存储在被测弯曲轮廓帧数据结构中。在此情况下，设计弯曲轮廓帧数据和被测弯曲轮廓帧数据的配置如下，并且被测弯曲轮廓帧数据结构不仅包括弯曲点坐标，还包括加热点坐标和加热量列，并且在[每个帧数据的加热点和加热量]步骤中生成并存储它们的值。

同时，如图42至图44所示，加热点/量计算模块3102执行计算每个被测弯曲轮廓帧数据的加热点/量和计算每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量的过程。

当组件中存在加热点时，通过相对于加热点弯曲组件而通过旋转变形发生角度变形。当被测弯曲轮廓弯曲上有多个加热点(K个加热点)时，被测弯曲轮廓帧数据上的点坐标(Pm,i)通过每个加热点的角度变形而通过旋转运动接近设计弯曲轮廓帧数据的点坐标(Pd,i)。即，设计弯曲轮廓帧数据和被测弯曲轮廓帧数据的点坐标的M个Z方向(高度方向)偏差dZi中的每一个由于K个角度变形而接近于0。

在这种情况下，如图42至图44所示，加热点/量计算模块3102针对加热点的数量和位置不同的每种情况以及所有dZi(i＝1,2,…，M)重复计算高度偏差dZi，当允许标准tol被满足时，将相应情况的加热点坐标(Ph,j)和每个加热点的角度变形量存储在被测弯曲轮廓帧数据结构中。在这种情况下，角度变形量存储在加热量栏中。对所有的设计弯曲轮廓和被测弯曲轮廓进行该过程，每个弯曲轮廓的加热点位置坐标和角度变形量都存储在每个被测弯曲轮廓帧数据结构中。

同时，如图45至图47所示，基于每个被测弯曲轮廓帧数据的加热点/量和每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量，线加热加热线信息生成模块3103执行生成包括线加热热线的起点坐标和终点坐标的线加热加热线信息的过程。

在该过程中，当加热点和加热量存储在所有被测弯曲轮廓帧数据中时，线加热加热线信息生成模块3103生成线加热加热线信息。

生成线加热加热线信息的规则如下(参照图45至图47)。

(1)将第一个被测弯曲轮廓帧数据的加热点(共F个加热点)分别存储为P11、P12、……、P1F。在这种情况下，加热点按Y坐标的降序存储。P11再次存储在Ph_1中。

(2)假设一条通过Ph_1并平行于折弯线的虚拟直线。Ph_1的(X,Y,Z)坐标和加热量被添加到任意{Ph_line}。{Ph_line}是临时数组，存储了每个加热点的加热点坐标和加热量。

(3)对于第2至第N个被测弯曲轮廓帧据的加热点，以从第二个被测弯曲轮廓帧数据开始依次检测距虚拟直线距离w处是否有相应加热点，如果有，将相应加热点的坐标和加热量添加到数组{Ph_line}中。

(4)当最后第N个被测弯曲轮廓帧数据上的加热点的坐标和加热量被添加到{Ph_line}时，将{Ph_line}添加到加热线信息数据结构中。3-1)的P12再次存储到Ph_1中，{Ph_line}被初始化(数组内容全部删除)，并且Ph_1的坐标和加热量添加到{Ph_line}中。随后，重复3-2)至3-3)。同样，P13至P1F也经过前面的过程。

(5)当第I-1个被测弯曲帧数据中距离w内有加热点并且第I个被测弯曲帧数据中没有加热点时，即当加热点离虚拟直线的距离的值为为w'时，其中w'>w，数组{Ph_line}加法运算结束，{Ph_line}被添加到加热线信息数据结构中。

(6)在第I个弯曲轮廓帧数据加热点中，位于距虚拟直线距离w'处的加热点被新存储在Ph_1中。数组{Ph_line}被初始化(数组内容全部删除)，添加Ph_1。

(7)重复上一步骤。这里，检测第I-1至第N个被测完全轮廓的帧数据加热点。

同时，经由“基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)”，通过训练被测弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间的偏差分布数据，本发明的附加线加热加热线信息生成模块3110执行生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息的过程。

在这种情况下，在图38所示的基本数据生成模块3111一侧，附加线加热加热线信息生成模块执行生成被测弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间的偏差分布数据的过程，附加加热线信息生成模块3113执行从人工智能模块3112接收附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标，并利用接收到的坐标生成附加线加热加热线信息的过程，以促使将附加线加热加热线信息添加到由线加热加热线信息生成模块3103生成的线加热加热线信息数组中。

在此过程中，如图48至图53所示，基本数据生成模块3111对所有被测弯曲轮廓帧数据上的点位置和相应位置处的设计弯曲轮廓帧数据上的点位置的X、Y坐标形成一对Z向高度偏差(初始所需形成量)，离散化组件中初始形成量的分布诸如(Xi,Yi,ΔZi)，并以表格形式存储。在这种情况下，提取帧数据上与帧数相同的N个点。

另外，基础数据生成模块3111将被测弯曲面与设计弯曲面的偏差(初始形成量)分布数据以表格的形式输入人工智能模块3112，并接收在由线加热加热线信息生成模块3103进行的“基于金属的热变形预测技术的加热任务”后附加生成的附加加热线的两个端点(加热的起点和终点)坐标的输出。

在这种情况下，由于人工智能模块3112的结果在(s,t)域归一化范围内将附加加热线表示为厚度为2t的矩形，因此当该矩形的中心线的两个端点坐标为矩形是P's(s,t)、P'e(s,t)时，这些值通过应用归一化映射中使用的变换T的逆变换Tinv被转换成组件的原(X,Y)域中的坐标Ps(X,Y)、Pe(X,Y)。最终转换后的Ps(X,Y)、Pe(X,Y)分别成为附加加热线的预测起始位置坐标和结束位置坐标。

这里，附加加热线信息生成模块3113从接收到的附加加热线的起始/结束坐标生成加热线信息，并通过线加热加热线信息生成模块3103添加到“基于金属热变形预测技术的线加热加热线信息数组”中。

在这种情况下，如图54所示，人工智能模块3112执行“对偏差分布数据进行归一化和成像的输入数据预处理过程”、“对附加加热线成像的输出数据预处理过程”、“接收输入数据预处理结果信息和输出cGAN预测生成器G(a)的过程”、“接收输出数据预处理结果信息和G(a)，以及输出cGCAN鉴别器D(b│a)，D(G(a)│a)的过程”、“确定损失函数的过程”、“根据损失函数确定结果重复cGAN预测生成器G(a)的输出过程和cGCAN鉴别器的输出过程D(b│a)、D(G(a)│a的过程”和“记录附加加热线预测模块的过程”。

下面将详细描述人工智能模块3112的功能执行过程。

(1)输入数据预处理

(1-1)归一化任务

如图55和图56，一般来说，初始形成量分布(Xi，Yi，ΔZi)根据每个训练数据的组件形状在范围(X,Y)的域中不同，因此人工智能模块3112首先执行将它们归一化为长度为范围(s,t)的N-1的正方形的任务。

形成组件的范围(X,Y)的域在相位上为正方形，但一般情况下，其边界包括弯曲，而不是直线。因此，由于不可能线性变换为正方形，因此使用上表提取的(Xi,Yi)将范围(X,Y)的域划分为(N-1)²个小正方形。

随后，人工智能模块3112对每个正方形使用在有限元方法中使用的等参形状近似转换为域(s,t)长度为1的正方形。这里，变换(X,Y)->(s,t)的算子是T，而对应于逆计算的(s,t)->(X,Y)变换是Tinv。图中，XIJ,k和YIJ,k是正方形范围(I,J)(k＝1、2、3、4)的第k个节点的X、Y坐标。

(1-2)图像转换任务

如图57所示，对于归一化分布(si,ti,ΔZi)，人工智能模块3112将每个ΔZi转换为0至1之间的值。通过将每个ΔZi除以ΔZmax进行转换，其结果为ΔZi'。x比一般的初始形成量偏差中出现的ΔZi充分大，ΔZma是由系统设定为固定常数的值。随后，每个ΔZi'被映射到灰度的白黑图像。ΔZi'＝0被映射到黑色，ΔZi'＝1被映射到白色，中间值被映射到与这些值成比例的灰色。除了离散分布的(si,ti,ΔZi')之外，分布在剩余域(s,t)中的白色和黑色通过每个(si,ti,ΔZi')的ΔZi'值的线性插值来应用。

(2)输出数据预处理

如图58至图60所示，人工智能模块3112通过同样的方式将在(1)输入数据预处理过程中使用的变换Tinv应用于每条附加加热线的起点Ps(Xs,Ys)和终点Pe(Xe,Ye)而获得映射到范围(s,t)的起点P's(ss,ts)和终点P'e(se,te)。

附加加热线也需要响应初始形成量分布的图像转换而转换成图像，而根据定义，一条线不能在视觉上表现出来，所以在垂直于直线的两个方向上厚度为t、连接直线上的P's和P'e的矩形区域用作热线的图像。这里，t是系统定义的常数，与组件的变换范围的大小N-1相比，是足够小的值。因此，对应于附加加热线的矩形区域可以如图所示定义，并且当附加加热线的数量为m时，可以为每个m定量地定义唯一区域。

随后，人工智能模块3112仅将附加加热线区域和剩余区域区分为0和1的黑白，并进行图像转换以将加热线区域变为白色，将剩余区域变为黑色。通过(1)和(2)过程形成总共n对以图像形式的输入和输出训练数据，输入数据集表示为a＝{a1,a2,...,an}，输出数据集表示为b＝{b1,b2,...,bn}。

(3)cGAN操作

人工智能模块3112对输入的输入/输出训练数据集a＝{a1,a2,...,an}、b＝{b1,b2,...,bn}分别执行生成器算子G和鉴别器算子D。G和D都是基于卷积的算子函数。

生成器G接收与输入对应的每个初始形成量分布图像ai(i＝1,2,...,n)，并输出类似于bi(i＝1,2,...,n)的附加加热线形状图像。这表示为G(a)＝{G(a1),G(a2),...,G(an)}。

鉴别器D接收原始训练数据的输入-输出对(ai,bi)和通过原始输入和G生成的图像对(ai,G(ai))，并输出分别鉴别bi和G(ai)是否是用于每个ai训练的实际图像bi的条件概率D(bi|ai)和D(G(ai)|ai)。由于它们是概率，因此它们的值介于0和1之间。

(4)损失函数确定

为了评估附加加热线的预测精度，关于图61所示的两种类型的损失函数LD和LG，人工智能模块3112评估鉴别器D是否使LD最大化和生成器G是否使LG最小化。

当两者中的任何一个都不满足时，人工智能模块3112以增加鉴别器D确定实际图像bi为bi而生成图像G(ai)不为bi的概率的方式反复进行反馈，使得生成器G输出与实际图像bi更相似的图像G(ai)。

当满足最大化LD和最小化LG(argmax,argmin)的条件时，人工智能模块3112终止训练，最终确定相应状态下的生成器G为从初始成形量分布预测附加加热线的位置和形状的值G*。

同时，图37所示的线加热加热线信息传输模块3104通过与线加热加热线信息生成模块3103和附加线加热加热线信息生成模块3110通信，执行接收线加热加热线信息和附加线加热加热线信息并接收到的线加热加热线信息和附加线加热加热线信息传输到线加热机械装置3105以在组件中引起横向弯曲形成的过程，

通过线加热加热线信息生成过程生成的热线信息数据结构的每一项的加热点坐标和加热量成为一条加热线的元素。

(1)加热线的加热起始坐标：第一个加热点坐标HL_S

(2)加热线的加热结束坐标：最后加热点坐标HL_F

(3)加热速率：计算加热量(角度变形)的平均值。通过根据角度变形计算加热速度的函数F从加热量的平均值计算加热速度v_HL。函数F是存在于加热程序中的函数。在这种情况下，当计算出的速率超出[加热约束]设置的vmin～vmax范围时，vmin或vmax按原样设置。当加热速率小于vmin时，将vmin设为加热速率，当加热速率大于vmax时，将vmax设为加热速率。

当为热线信息数据结构的每一项设置HL_S、HL_F、v_HL时，线加热加热线信息传输模块3104将这些值存储在单独的数据文件中，以允许背面加热机械装置3106读取(参见图62和图63)。

在这种情况下，如果存储在热线信息数据中的热线总数为n，则生成n个dat文件并通过数字进行区分。文件名设置为[HEATLINE-01.DAT]～[HEATLINE-n.DAT]。当转换总共n个dat文件时，线加热加热线信息传输模块3104(PC)一次性将它们全部传输到背面加热机械装置3106。

线加热机械装置3105根据线加热加热线信息和附加线加热加热线信息通过加工相应的组件来执行在组件中形成横向弯曲的过程。

在此过程中，如图64所示，当线加热机械装置3105从线加热加热线信息传输模块3104接收到[HEATLINE-01.DAT]～[HEATLINE-n.DAT]的总共n个加热任务文件时，线加热机械装置3105从01至n依次执行加热任务。以记录的加热速率v_HL从开始坐标HL_S到记录在每个文件中的结束坐标HL_F执行加热任务。

如上所述，由于本发明在弯曲轮廓帧数据生成模块、加热点/量计算模块和横向弯曲形成系统的线加热加热线信息生成模块的通信系统下新补充/增加了<用于经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)通过训练被测弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间的偏差分布数据(即，初始所需形成量分布数据)生成包括附加线加热加热线起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息的人工智能计算模块>，在本发明的实施环境下，可以以在“将附加线加热加热线信息补充/添加到现有线加热加热线信息数组”的情况下执行一系列的横向弯曲形成过程，从而帮助造船厂稳定地省略“包括验证公差的过程的2～3个附加测量和附加加热过程”，从而大大提高整体船舶生产效率。

本发明在需要有效弯曲船体板形成的广泛应用中发挥有用的效果。

本发明的特定示例性实施例已经在上文中示出和描述。然而，本发明不限于上述实施例，

在不脱离所附请求保护方案中本发明所要求保护的主题的情况下，本发明所属技术领域的普通技术人员可以做出各种变化，并且应当理解，这些变化落入本发明所附请求保护方案的范围内。

【主要元件详解】

2：弯曲板

10：自动弯曲板形成装置

20：控制装置

30：监视器

100：床

102：轨道

110：加热头变形测量传感器

200：承载件

202：柱

204：导向梁

206：导轨

500：机械臂

510：滑架

520：旋转轴座

522：安装块

530：第一臂

532：延伸块

540：第二臂

550：第三臂

552：第四旋转轴

550：第三臂

560：第五臂

570：第六旋转轴

580：支架

590：加热头

600：间隙测量传感器

700：形状测量传感器

X1～X6：第一至第六轴线

M1～M6：电机

Z1：测量区域

2010：设计系统

2020：弯曲面记录系统

2030：测量系统

2040：组件翻转系统

2050：横向/纵向弯曲形成系统

2100：用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统

2101：接口模块

2102：折弯线提取模块

2103：帧数据生成模块

2104：组件设计形状点坐标设置模块

2105：加热点/量计算模块

2106：背面加热机械装置

2107：背面加热线信息生成模块

2108：背面加热线信息传输模块

2109：背面再加热鉴别模块

3010：设计系统

3020：弯曲面记录系统

3030：测量系统

3040：加热约束设置系统

3050：纵向弯曲形成系统

3100：用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统

3101：弯曲轮廓帧数据生成模块

3102：加热点/量计算模块

3103：线加热加热线信息生成模块

3104：线加热加热线信息传输模块

3105：线加热机械装置

3111：基础数据生成模块

3112：人工智能模块

3113：附加加热线信息生成模块

Claims (17)

1.一种自动弯曲板形成系统，其特征在于，包括：

床(100)，其上装载有弯曲板(2)；

轨道(102)，纵向安装在所述床(100)的左侧和右侧；

承载件(200)，能够移动地安装在两个所述轨道(102)上；

导向梁(204)，横跨从每个承载件(200)向上延伸的两个柱(202)安装；

滑架(510)，能够移动地连接到所述导向梁(204)；

旋转轴座(520)，安装在所述滑架(510)的一侧；

6-轴机械臂(500)，包括第一臂(530)，所述第一臂(530)能够围绕第一轴线(X1)旋转地连接到所述旋转轴座(520)，所述第一轴线(X1)垂直于所述滑架(510)的所述一侧并沿与地面平行的方向延伸；

安装件(580)，在竖直方向上能够旋转且能够枢转地连接到所述机械臂(500)的工作终端；和

加热头(590)，安装在从所述安装件(580)向下延伸的支架(592)上以面向所述弯曲板(2)来执行高频感应加热。

2.根据权利要求1所述的自动弯曲板形成系统，其中，

所述机械臂(500)包括：

第一臂(530)，能够围绕所述第一轴线(X1)旋转地连接到所述旋转轴座(520)，所述第一轴线垂直于所述滑架(510)的所述一侧且在与地面平行的方向上延伸；

第二臂(540)，能够围绕第二轴线(X2)旋转地连接到所述第一臂(530)的一侧，所述第二轴线(X2)在与所述第一轴线(X1)相交的方向上延伸；

第三臂(550)，能够围绕第三轴线(X3)旋转地连接到所述第二臂(540)的旋转端(544)，所述第三轴线(X3)在与所述第二轴线(X2)平行的方向上延伸；

第四旋转轴(552)，从所述第三臂(550)的一侧向下延伸并能够围绕第四轴线(X4)旋转地安装，所述第四轴线(X4)在与所述第三轴线(X3)相交的方向上延伸；

第五臂(560)，能够围绕第五轴线(X5)旋转地连接到所述第四旋转轴(552)的前端，所述第五轴线(X5)在与所述第四轴线(X4)相交的方向上延伸；和

第六旋转轴(570)，能够围绕第六轴线旋转地连接到所述第五臂(560)的一端，并且所述第六旋转轴具有连接到所述安装件(580)的一端以操作所述安装件(580)，所述第六轴线(X6)在与所述第五轴线(X5)相交的方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的自动弯曲板形成系统，其中，

所述安装件(580)包括底板(582)和后倾板(584)，所述后倾板(584)从所述底板(582)的后表面在外部向上的方向上以角度(θ)向上倾斜，并且

所述第六旋转轴(570)的端面(572)连接到所述后倾板(584)，并面向所述后倾板(584)。

4.根据权利要求3所述的自动弯曲板形成系统，其中，

所述后倾板(584)相对于所述底板(582)的倾角(θ)为40°至50°。

5.根据权利要求2所述的自动弯曲板形成系统，其中，

所述第一臂(530)包括延伸块(532)，所述延伸块(532)从所述第一臂(530)的径向外侧延伸以使用与所述第一轴线(X1)相交的第二轴线(X2)作为轴心，并且

所述第二臂(540)的基端部(542)围绕所述第二轴线(X2)能够旋转地连接到所述延伸块(532)。

6.根据权利要求2所述的自动弯曲板形成系统，其中，

作为第四旋转轴(552)的旋转中心的所述第四轴线(X4)形成于所述第二臂(540)的所述旋转端(544)外侧的位置处。

7.根据权利要求1所述的自动弯曲板形成系统，其中，

用于测量所述加热头(590)与所述弯曲板(2)之间的间隙的间隙测量传感器(600)安装在所述安装件(580)的所述底板(582)的下表面上，每个所述间隙测量传感器安装在邻近所述加热头(590)周边的三个位置附近，另外一个所述间隙测量传感器安装在所述三个位置之间的一个或多个位置处。

8.根据权利要求1所述的自动弯曲板形成系统，其中，

用于测量所述弯曲板(2)的一部分的形状的多个形状测量传感器(700)安装在所述滑架(510)的一侧的下表面上。

9.根据权利要求8所述的自动弯曲板形成系统，其中，

所述形状测量传感器(700)安装在所述弯曲板(2)的横向方向上的五个或更多个位置处并且在纵向方向上安装为两行或更多行中。

10.根据权利要求1所述的自动弯曲板形成系统，其中，

用于测量所述加热头(590)的变形的加热头变形测量传感器(110)安装在所述承载件(200)中。

11.根据权利要求1所述的自动弯曲板形成系统，其中，

用于测量所述加热头(590)的变形和位置的加热头变形测量传感器(110)安装在所述承载件(200)中。

12.一种用于弯曲船体板的外纵弯曲形成系统，用于通过与“用于提供组件设计形状的设计系统”、“用于提供被测组件形状的测量系统”、“用于翻转组件的组件翻转件”和“用于在组件中形成横向/纵向弯曲的横向/纵向弯曲形成系统”通信而在所述组件中形成外纵弯曲，该外纵弯曲形成系统的特征在于，包括：

折弯线提取模块，用于通过与设计系统通信来加载组件设计形状，并且生成用于相应组件设计形状的主折弯线；

帧数据生成模块，用于提取所述主折弯线，并以一定的间隔生成相对于相应的所述主折弯线在左右两侧平行的N条帧线，且存储每条帧线的点的XYZ坐标作为“组件设计形状平行帧数据(FL)”，并且以一定的间隔生成M条垂直于所述主折弯线或具有一定角度的帧线，且存储每条帧线的点的XYZ坐标作为“组件设计形状垂直帧数据(FT)”，其中，N＝1,2,3...，M＝1,2,3...；

组件设计形状点坐标设置模块，用于从所述组件设计形状生成沿Z轴竖直间隔的假想平面，并且设置相应假想平面的各点与所述组件设计形状平行帧数据的各帧线之间的竖直距离(e)为所述组件设计形状的各组件设计形状点(Pd)的坐标(Pd,i)；

加热点/量计算模块，用于通过与所述测量系统通信来加载被测组件形状，并设置“在所述被测组件形状中有K个虚拟加热点，且通过所述虚拟加热点的角度变形使所述被测组件形状的各相应被测组件形状点(Pm)旋转运动，从而使所述被测组件形状点(Pm)的坐标(Pm,i)变得接近于组件设计形状点(Pd)的坐标(Pd,i)的情况”，并通过用所述虚拟加热点的不同数量和位置来反复计算所述坐标(Pm,i)和所述坐标(Pd,i)的Z向偏差(dZi)来计算满足所有Z向偏差的允许标准(tol)的最佳虚拟加热点的坐标(Ph,j)作为所述组件设计形状的实际加热点坐标，并且计算相应光学虚拟加热点的角度变形量作为所述组件设计形状的实际加热量，其中，K＝1,2,3...，dZi中的i＝1,2,3…,M；

背面加热线信息生成模块，用于生成背面加热线信息，所述背面加热线信息包括所述组件设计形状的实际加热点坐标和所述组件设计形状的实际加热量；和

背面加热机械装置，用于根据所述背面加热线信息来对相应的所述组件进行加工而在所述组件中形成外纵向弯曲。

13.根据权利要求12所述的用于弯曲船体板的外纵向弯曲形成系统，还包括：

背面再加热确定模块，用于在通过所述背面加热机械装置的背面加热而在所述组件中形成外纵向弯曲的情况下，记录所述组件设计形状和所述被测组件形状，计算所述组件设计形状的所述组件设计形状点的坐标与所述被测组件形状的被测组件形状点的坐标的Z分量偏差(dZi)，并计算相应Z分量偏差(dZi)的平均值，且确定计算出的平均值是否等于或小于预设的公差值(dL)，并且当所述平均值等于或小于公差值(dL)时确定终止任务，当所述平均值等于或大于所述公差值(dL)时确定重新加热组件背面，其中，dZi中的i＝1,2,3…,M。

14.根据权利要求12所述的弯曲船体板外纵向弯曲形成系统，还包括：

背面加热线信息传输模块，用于通过与所述背面加热线信息生成模块通信来接收所述背面加热线信息，并将接收到的所述背面加热线信息传输给所述背面加热机械装置，以促使在所述组件中形成外纵向弯曲。

15.一种用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统，其特征在于，包括：

弯曲轮廓帧数据生成模块，用于生成测量的弯曲轮廓帧数据和设计弯曲轮廓帧数据；

加热点/量计算模块，用于计算每个测量的弯曲轮廓帧数据的加热点/量和每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量；

线加热加热线信息生成模块，用于基于每个测量的弯曲轮廓帧数据的加热点/量和每个设计弯曲轮廓帧数据的加热点/量来生成包括线加热加热线的起点坐标和终点坐标的线加热加热线信息；

附加线加热加热线信息生成模块，用于通过经由基于图像数据的条件生成对抗网络(cGAN)训练测量弯曲轮廓和设计弯曲轮廓之间的偏差分布数据来生成包括附加线加热加热线的起点坐标和终点坐标的附加线加热加热线信息；和

线加热机械装置，通过根据所述线加热加热线信息和所述附加线加热加热线信息来加工相应的组件而在所述组件中形成横向弯曲。

16.根据权利要求15所述的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统，其中，

所述附加线加热加热线信息生成模块包括：

基础数据生成模块，用于生成所述测量弯曲轮廓与所述设计弯曲轮廓的偏差分布数据；

人工智能模块，用于执行“对所述偏差分布数据进行归一化和成像的输入数据预处理过程”、“对所述附加加热线成像的输出数据预处理过程”、“接收输入数据预处理结果信息并输出cGAN预测发生器G(a)的过程”、接收输出数据预处理结果信息和所述G(a)，并输出cGCAN鉴别器D(b│a)、D(G(a)│a)的过程”、“确定损失函数的过程”、“根据所述损失函数确定的结果重复所述cGAN预测发生器G(a)的输出过程和所述cGCAN鉴别器D(b│a)、D(G(a)│a)的输出过程的过程”，和“记录附加加热线预测模块的过程”；和

附加加热线信息生成模块，用于从所述人工智能模块接收所述附加线加热加热线的所述起点坐标和所述终点坐标，并且利用接收到的坐标来生成附加线加热加热线信息以将所述附加线加热加热线信息添加到所述线加热加热线信息生成模块生成的线加热加热线信息数组。

17.根据权利要求15所述的用于弯曲船体板的横向弯曲形成系统，还包括：

线加热加热线信息传输模块，用于通过与所述线加热加热线信息生成模块和所述附加线加热加热线信息生成模块通信来接收所述线加热加热线信息和所述附加线加热加热线信息，并将接收到的所述线加热加热线信息和所述附加线加热加热线信息传输到所述线加热机械装置，以促使在所述组件中形成横向弯曲。

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