项目组基于国产完全自主可控 SPD 的 XML 船体模型数据文件,重构平面分段数据 驱动三维模型,因缺少平面分段结构焊缝数据,无法直接使用。需要拟合空间船 体平面分段零件的三维结构交线,构建出三维模型焊缝曲线,为数据驱动智能装 备自动化焊接生产提供焊接对象参数。
包括复杂船体结构多节点元素特征的识别:
可以快速的将 XML 船体模型数据文件内的数据进行模型重构,可以快速得
到一个船体结构模型。复杂的船体结构大概包含 300~600 个船体零件,每个船体
零件都是重构后的实体船体零件。由于船体零件较多,需要通过算法和船体零件
结构属性,进行一个快速分类的计算。
基于船体结构的三维模型焊缝曲线构建:
空间三维结构交线提取递归算法
机械零件的形状往往是由两个以上的基本立体,通过不同的方式组合而形成。
组合时会产生两立体相交的情况,两立体结构相交会型材一个相交面,这个相交
面的边缘线框称为交线,它属于画法几何研究的范畴。
复杂船体结构空间焊缝曲线构建
本项目基于国产行业自主可控软件 SPD 船舶产品设计软,开展了 SPD 船体
设计模型的数字赋能研究,解决了 SPD 船体结构模型的数据驱动机器人焊接成
套关键共性技术难题,实现大尺寸复杂平面分段多机器人焊接智能装备的数字赋
能。其主要技术点如下:
(1)基于 SPD 船体结构节点元素的平面图元重构三维模型
(2)船体结构节点元素提取及三维模型焊缝构建
针对 SPD 重构的三维模型船体结构不能有效识别结构焊缝曲线及结构焊缝
参数,提出了基于船体结构节点元素特征的高效识别方法,研究了采用复合递归
算法获取复杂船体结构的三维空间焊缝特征线框,拟合空间三维结构交线构建三
维模型焊缝曲线,形成平面分段船体结构的空间焊缝参数,为实施数据驱动多机
器人焊接提供了焊缝参数数据。
研究团队由合国内高端装备研发企业 (DIG)、高端装备研发院所(中船 11 所)、行业软件开发公司(上海东欣软件工程有限公司)、高校(江苏科技大学)的数余名专家组成。
研究团队开展了基于 SPD 船体模型的大尺寸复杂平面分段高端焊接装备数字赋能的成套关键技术研究,实现了三维模型数据驱动船舶平面分段机器人焊接生产,推动了我国船舶工业自主可控软件功能完善,促进了船舶工业软件的自主可控性能提升。
本项目在技术研发、装备研制和推广应用过程中,获得授权发明专利 5 件、
授权实用新型专利 8 件、受理发明专利 20 件、发表论文 3 篇、主编团体标准 1 项、编制企业标准 1 项、制定企业技术秘密 2 项。
评价单位:“科创中国”高端装备产业科技服务团 (中国造船工程学会)
评价时间:2022-10-19
综合评价
本项目显著的研究成果,有效地助力了国产自主可控 SPD 软件从设计端到
数据驱动装备端的跨越式发展,填补了国防装备数字化焊接生产的多项技术空白,
推动了船舶行业的数字化转型进,促进了国产行业软件自主可控、智能装备研发
方面的产学研深度融合,保障了国家重要工程产品高质量建造。 且中国船舶集团提出以科技创新赋能高质量发展,自主可控工程与关键核心技
术攻关持续推进,全面梳理集团公司船海产品自主可控情况,针对受制于人产品
明确“卡脖子”问题解决途径,形成自主可控科研项目,制定实施集团公司“极
限生存能力提升专项行动”落实方案,按计划稳步推进。
该项目投入时间较长,未在产品化商业化实现规模销售。但该成果产品化商业化的材料采购成本与生产成本均可控,技术含量较高,与同类产品相比竞争优势较强。
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