船体外板曲面线加热成形关键技术研究

本书围绕船体外板曲面线加热成形工艺，开展了船体外板线加热工艺有限元数值模拟建模、船体外板表面变形神经网络预测模型、船体外板线加热成形实验验证、智能决策支持系统、“变速度”及“双重”新的线加热模式的研究、“梯形”线加热方式的探究、基于机械臂的复杂曲线加热研究、机械臂轨迹规划及阻抗控制研究、机械臂平台实验研究、机械臂轨迹优化研究、双机械臂的运动学分析、双机械臂的协同控制研究、船体外板曲面成形双机械臂装备及实现方法研究等内容。

齐亮，江西九江人，江苏科技大学副教授，学术方向：船舶智能制造；学术成果：主持在研国家自然科学基金项目(面上)《双机械臂操控模式下船体外板氢氧焰线加热成形机理及智能作业决策支持系统研究》(51875270)，市重点研发计划项目《船体外板氢氧焰加热智能成形装备关键技术研究》(GY2017004)；主持并完成《双机械臂式船体外板三维曲面成型机器人关键技术研究》(BY2011 143)、《曲面加工知识库软件开发及胎架用大尺度三维测量项目方案研究、试验》等多项省市部级项目。

第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 “线加热”工艺方法简介
1.3 国内外“线加热”工艺发展现状
1.3.1 “线加热”曲面变形规律研究
1.3.2 参数预报方法研究
1.3.3 “线加热”工艺自动化设备
1.4 本书研究的主要内容
1.5 本章小结
第二章 船体外板曲面线加热成形数值模拟研究
2.1 船体外板“线加热”工艺数学模型
2.1.1 气体火焰热源模型
2.1.2 温度场数学模型[66]
2.1.3 变形场数学模型
2.2 线加热有限元计算理论模型
2.2.1 温度场有限元计算理论
2.2.2 变形场有限元计算理论
2.3 基于ANSYS的“线加热”工艺有限元模型
2.3.1 “线加热”工艺ANSYS有限元模型
2.3.2 温度场结果讨论
2.3.3 变形场结果讨论
2.4 本章小结
第三章 船体外板变形预测研究
3.1 “线加热”工艺影响参数分析
3.1.1 加热区域划分及测量点分布
3.1.2 船板变形描述
3.1.3 影响船板表面温度和变形的因素
3.2 新复合变量qs和qs-T的提出
3.3 ANSYS数值模拟仿真试验
3.3.1 有限元仿真试验条件
3.3.2 仿真数据结果结论
3.4 船板表面变形预测
3.4.1 建立神经网络预测模型思路
3.4.2 MIMO-SVM基本原理[75]
3.4.3 仿真实验验证
3.5 综合数据库构建
3.6 本章小结
第四章 船体外板线加热成形实验研究
4.1 船体外板成形加工数控设备
4.2 “线加热”工艺有限元模型和MIMO-SVM预测模型验证实验
4.2.1 验证方法
4.2.2 实验方案
4.2.3 实验结果和误差分析
4.3 本章小结
第五章 船体外板曲面线加热成形智能决策支持系统
5.1 智能决策支持系统总体设计
5.2 知识库的构建
5.2.1 船板特征信息库构建
5.2.2 工艺规则及方法库构建
5.3 推理机的构建方法
5.3.1 推理机概述
5.3.2 推理机的推理过程
5.3.3 基于蚁群算法的加工方案优化
5.3.4 应用案例
5.4 智能决策支持系统的软件实现
5.4.1 软件体系架构
5.4.2 系统功能设计
5.4.3 应用案例
5.5 本章小结
第六章 “变速度”和“双重”线加热初探
6.1 “变速度”线加热方式初探
6.1.1 “不均匀变形”现象的产生
6.1.2 “不均匀变形”现象的根源
6.1.3 “变速度”线加热方式的提出
6.2 “双重”线加热方式初探[82]
6.2.1 “双重”线加热数值仿真条件
6.2.2 “双重”线加热有限元结果
第七章 “梯形”线加热方式初探
7.1 梯形加热的热一结构有限元模型
7.1.1 梯形加热仿真条件
7.1.2 梯形加热有限元网格划分
7.1.3 梯形加热有限元模拟过程
7.2 梯形加热温度场和变形场分析
7.2.1 温度场分析
7.2.2 变形场分析
第八章 基于机械臂的复杂曲线加热初探
8.1 船体外板曲面成形机械臂瓶颈及解决方法
8.2 螺旋式轨迹加热效果ANSYS仿真验证
8.3 本章小结
第九章 船体外板曲面成形机械臂轨迹规划及阻抗控制研究
9.1 机械臂的轨迹规划分析
9.1.1 轨迹规划概述
9.1.2 关节空间轨迹规划
9.1.3 笛卡儿轨迹规划
9.2 船体外板曲面成形机械臂轨迹规划仿真
9.2.1 基于任务优先级的轨迹规划
9.2.2 仿真系统搭建
9.3 机械臂位置控制原理和仿真
9.3.1 位置控制原理
9.3.2 关节位置控制
9.3.3 关节空间位置控制仿真
9.4 船体外板曲面成形机械臂阻抗控制
9.4.1 阻抗控制原理
9.4.2 阻抗控制模型
9.5 船体外板曲面成形机械臂阻抗控制仿真
9.5.1 仿真系统搭建
9.5.2 仿真实验
9.6 本章小节
第十章 ABB工业机械臂平台实验研究
10.1 ABB工业机械臂平台介绍
10.2 机械臂精度实验
10.2.1 精度标准及实验方法
10.2.2 机械臂位姿实验研究
10.3 船体外板曲面成形机械臂加工实验
10.3.1 船体外板曲面成形机械臂加工流程
10.3.2 船体外板曲面成形决策支持系统
10.3.3 船体外板曲面成形机械臂加工
10.4 本章小结
第十一章 总结与展望
11.1 总结
11.2 展望
参考文献