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专利号: 2021114832431
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)基于凹顶点和三角形旋向的Delaunay三角剖分;

所述基于凹顶点和三角形旋向的Delaunay三角剖分,包括初始三角网格生成和三角网格局部变换;

(2)生成三维模型的STL文件;

所述生成三维模型的STL文件,主要是通过遍历三维模型的每个轮廓面信息,利用上述Delaunay三角网格剖分算法,获取三角面片的几何信息;通过对整个模型三角剖分即得到ASCII码文件格式的STL文件;

(3)提取模型的轮廓线及点;

(4)接头空间位置判断;

(5)焊缝特征识别;

所述焊缝特征识别主要包括接头形式识别和坡口类型识别。

2.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(1)中所述初始三角网格生成的具体内容和步骤如下:

1)逆时针顺序读入多边形顶点,并依次存储到数组空间;

2)通过角系数法判断每个顶点的凹凸性,获取所有凹顶点;

3)按顺序从数组空间中依次取出三个顶点来构成有向三角形,求出其面积进行三角形旋向判断;当计算结果为正,则该三角形为逆时针旋向并转步骤4);反之为顺时针旋向并转步骤5);当三个顶点位于同一直线上,则也转步骤5);

4)判断三角形内部是否含有凹顶点;当无凹顶点,则输出构成该三角形的三顶点Pi、Pi+1、Pi+2,并将Pi+1从数组空间中移除,同时以该三角形的起点Pi、终点Pi+2和下一个顶点Pi+3,构成新有向三角形△Pi Pi+2 Pi+3并转步骤6);当有凹顶点,则转步骤5);

5)将三角形△Pi Pi+2 Pi+3的起点Pi存回数组空间,取出下一个顶点Pi+1,重新构成新有向三角形△Pi+1 Pi+2 Pi+3并转步骤6);

6)判断数组空间内顶点个数小于等于3?当是,则结束三角形网格划分,否则获取步骤

4)或步骤5)中新构成的有向三角形,再转步骤3)进行旋向判断。

3.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(1)中所述三角网格局部变换的方法是,去除掉初始划分三角形的边界边,对剩余的每一条非边界边按以下方法和步骤处理:

(a)遍历初始三角形网格,找出以非边界边为公共边的两个相邻三角形,并判断由这两个三角形所构成四边形的凹凸性;当为凹四边形,则不作任何处理;否则转步骤(b);

(b)计算两三角形中的六个内角并取出最小角α,再进行对角线交换,并计算两新三角形中六个内角的最小角β;

(c)比较α、β两角大小;当α≥β,则保留对角线交换前两三角形;反之保留对角线交换后两新三角形。

4.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(3)所述提取模型的轮廓线及点的方法是,对STL文件中所有的三角面片两两组合,将组合成的每一对三角面片按如下步骤进行处理:

(d)判断一对三角面片是否存在两个公共顶点?当是,则相邻;反之不相邻;对于相邻三角面片,则计算出两者的法向量夹角,并转步骤(e);当不相邻,则取下一对三角面片继续本步骤的相邻判断;

(e)根据法向量夹角确定两三角面片的公共线段是否为模型轮廓线;当θ=0或θ=

180°,则两个公共顶点所组成的公共线段不是模型轮廓线;当0<θ<180°,则公共线段是模型轮廓线的一部分;

(f)输出步骤(e)中所有位于不同平面内的三角面片公共线段,即提取出模型的全部轮廓;

(g)统计各三角面片顶点在全部轮廓线条中出现的次数n;当n≥3,则该点为模型端点,进而获得所有轮廓顶点。

5.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(4)所述接头空间位置判断的具体方法,采用如下步骤:(h)基于海伦公式计算STL中三角面片面积,并求出每个轮廓面面积;取面积最大的前四组,并获取对应轮廓面的法向量;

(i)对步骤(h)获取的法向量进行两两叉积并求出向量积的模长;若模长为0,则两个法向量平行;统计法向量出现平行的次数Pa;

(j)对步骤(h)获取的法向量进行两两点积并求出数量积;当积为0,则两个法向量垂直;统计法向量出现垂直的次数Vt;

(k)对步骤(h)中获取的法向量进行两两方向判断,并统计出方向相反的次数Op;

(l)根据Pa,Vt,Op的值判断接头空间位置关系;当Pa=6且Op=4,则两接头处于平行状态;当Vt=4且Op=2,则两接头处于垂直状态。

6.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(5)中所述接头形式识别的具体方法,采用如下步骤:(m)根据轮廓线总条数获取各类最短轮廓线组;当为24条,则输出前8组长度最短的轮廓线组;当为27条,则输出前10组最短轮廓线组;当为30条,则输出前12组最短轮廓线组;

(n)取次短长度的轮廓线作为距离阈值;针对步骤(m)中输出的最短轮廓线组,计算两两轮廓线的端点间所有距离,去除轮廓线本身长度后,将最小距离与距离阈值对比;当最小距离大于距离阈值,则称轮廓线距离为大间距;反之称为小间距;

(o)根据接头空间位置和轮廓线距离进行接头形式识别;当接头处于平行状态,和轮廓线距离为小间距时,则为平接接头;当接头处于平行状态,和轮廓线距离为大间距时,为搭接接头;当接头处于垂直状态,和轮廓线距离为小间距时,则为角接接头;当接头处于垂直状态,和轮廓线距离为大间距时,为T型接头。

7.根据权利要求1所述的一种船舶焊缝特征识别方法,其特征在于,步骤(5)中所述坡口类型识别的具体方法,采用如下步骤:(p)根据轮廓线总条数和接头形式进行坡口类型识别;当轮廓线总条数为24条,和接头形式为平接或角接时,转步骤(q);当为搭接或T型接头时,则接头都为不开坡口;若轮廓线总条数为27条,转步骤(s);若轮廓线总条数为30条,转步骤(t);

(q)根据两条最小距离轮廓线的夹角α进行坡口识别;当接头形式为平接,和α=0时,则为平接接头的I型坡口;当接头形式为平接,和α≠0时,则为平接接头的V型坡口;当接头形式为角接,和α=90°时,则为角接接头的不开坡口;当接头形式为角接,和α≠90°时,则为角接接头的单边坡口;

(s)根据轮廓线距离进行坡口识别;当为小间距,则为角接接头的双边坡口;反之为T型接头的单边坡口;

(t)根据接头形式和轮廓线距离进行坡口识别;当为平接接头且小间距,则为平接接头的Y型坡口;当为T型接头且大间距,则为T型接头的双边坡口。