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船舶分段智能理料过程的零件分拣路径规划方法研究

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船舶分段智能理料过程的零件分拣路径规划方法研究

作者：宋吉超上海交通大学

学位级别：硕士

船舶分段制造过程中,理料工序将切割工位生成的船体零件进行标识整理,根据编码信息吊运至不同托盘,再运送到打磨、焊接等工位,是船舶分段制造流程中的重要一环。但受限于作业场景大、船舶零件种类多、规格不统一,目前船舶零件理料环节... 详细信息

船舶分段制造过程中,理料工序将切割工位生成的船体零件进行标识整理,根据编码信息吊运至不同托盘,再运送到打磨、焊接等工位,是船舶分段制造流程中的重要一环。但受限于作业场景大、船舶零件种类多、规格不统一,目前船舶零件理料环节多依赖于人工,理料自动化程度较低,对于生产进程以及关键节点的把控能力较弱。随着智能制造技术在造船过程中的逐步推进,智能化装备进厂替代人工开展理料等一系列生产活动已然成为一种趋势。研究团队目前正在研制船体零件智能理料装备,该装备要求具有理料环境快速识别、零件特征识别、零件柔性抓取以及理料过程监测与报警等单元功能。然而,为促成智能理料装备高效分拣,仍需要智能的解析和规划算法来组织工作。本文正是在这一背景下开展相关研究工作。本文以单工位零件版图为研究对象,基于线激光和解析系统获取的版图零件信息和托盘信息,对船舶零件理料作业场景进行分析,并以理料行程和堆叠稳定性作为评判标准,建立起船舶零件理料路径规划的数学模型。分别采用遗传算法和深度强化学习对模型进行求解。最后,在理料实验系统和现场智能理料装备上,实现了对船舶零件理料路径规划功能有效性的验证。本文研究工作包括:(1)船舶分段理料作业场景及流程分析对当前人工理料流程进行阐述,说明理料过程中所需要遵循的规章制度,以及为实现自动化理料所需要的规则约束;着眼于理料全流程,对船舶零件智能理料装备系统和自动化理料流程进行介绍;详细说明了包括线激光扫描定位技术和零件版图解析重构技术在内的理料场景信息获取的技术细节;通过运动仿真,证实了路径规划在智能理料装备系统中的重要性。(2)船舶零件理料路径规划数学模型建立理料路径规划可认为是一类零件分拣的序列决策问题。本文以理料行程和零件堆叠稳定性作为序列决策优劣的评判标准,针对单工位的零件版图,建立起船舶分段理料过程中零件分拣路径规划的数学模型。采用遗传算法进行模型求解,通过自适应权重分配实现多目标融合于单一适应度函数中,并进行选择、交叉、变异等进化操作实现可行解的迭代更新,优化零件分拣序列。在理料试验台进行版图测试,验证了算法针对中小批量零件版图实现零件稳定堆叠和缩短理料行程的有效性。(3)基于深度强化学习的船舶零件理料路径规划针对遗传算法在求解速度上存在的劣势,采用了一种基于演员-评论家的深度强化学习算法以提升求解的实时性。介绍了基于PtrNet的策略网络和基于CNN的价值网络,通过Reinforce-Baseline算法和均方误差对策略网络和价值网络进行参数更新并最终达到收敛,实现了零件分拣序列的实时决策。与遗传算法相比,深度强化学习能够将求解时长缩短至毫秒级,针对不同零件数量的版图具有良好的泛化能力。(4)船舶零件理料路径规划功能验证基于现场智能理料装备对路径规划算法进行验证。结合线激光和版图解析获取的零件和托盘信息,本文提出的路径规划算法能够对单工位零件版图进行合理的分拣规划,在保证零件堆叠稳定性的同时,理料效率提升约24%。从而验证了路径规划算法的可行性。本文所研究的理料路径规划算法不仅可以应用于船舶分段制造的理料工序,实际上,作为一种序列决策优化算法,该决策算法对车间调度、智能仓储以及物流配送均具有一定的借鉴意义。

关键词：船舶分段理料路径规划序列决策遗传算法深度强化学习

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基于物联网的海工产品电缆管理系统构建方法

船舶工程 2019年第9期41卷 17-20页

作者：朱安庆熊炜陈婷江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏现代造船技术有限公司江苏镇江212003

针对海工企业产品建造中电缆设计、采购、仓储以及敷设过程中大量手工统计工作、纸质单据流转存在的信息传递效率低、信息无法及时共享等问题,分析了物联网技术在电缆管理过程中的适用性,构建了基于物联网技术的电缆管理业务模型和电缆... 详细信息

针对海工企业产品建造中电缆设计、采购、仓储以及敷设过程中大量手工统计工作、纸质单据流转存在的信息传递效率低、信息无法及时共享等问题,分析了物联网技术在电缆管理过程中的适用性,构建了基于物联网技术的电缆管理业务模型和电缆信息管理系统,为实现电缆管理过程数据的高效采集、传递和实时共享提供了信息化解决方案。

关键词：先进制造技术管理信息化物联网技术海工电缆管理

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多级挣值法在船厂作业进度管控中的应用

船舶工程 2019年第9期41卷 21-25页

作者：马晓平高克姚飚江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212003 江苏现代造船技术有限公司江苏镇江212003

针对挣值法在船厂作业进度管控时偏重于单项目整体进度管控而忽略项目内部任务包逻辑关系的不足,在挣值法的理论基础上,结合船厂作业基本单元-任务包,提出基于任务包的多级挣值法,并以船厂某总段建造为例对该方法应用效果进行分析。研... 详细信息

针对挣值法在船厂作业进度管控时偏重于单项目整体进度管控而忽略项目内部任务包逻辑关系的不足,在挣值法的理论基础上,结合船厂作业基本单元-任务包,提出基于任务包的多级挣值法,并以船厂某总段建造为例对该方法应用效果进行分析。研究结果表明,基于任务包的多级挣值法弥补了挣值法的不足,实现了对船厂作业进度的有效管控。

关键词：进度管理多级挣值法任务包

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船舶艉轴管镗孔补偿系统数字模型的研究

江苏船舶 2023年第2期40卷 27-30页

作者：彭帅周宏刘建峰董子彰方治臻江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 上海外高桥造船有限公司上海200137

为解决艉轴管镗孔时测量精度不足、效率不高、加工补偿不及时等问题,首先对镗孔设备的各部分结构重新设计,建立补偿加工系统的数字模型;然后基于PLC开发艉轴管镗孔补偿加工系统,对控制核心及电机进行选型和设计;最后对电气系统进行相关... 详细信息

为解决艉轴管镗孔时测量精度不足、效率不高、加工补偿不及时等问题,首先对镗孔设备的各部分结构重新设计,建立补偿加工系统的数字模型;然后基于PLC开发艉轴管镗孔补偿加工系统,对控制核心及电机进行选型和设计;最后对电气系统进行相关设计,阐述补偿系统的控制原理及控制流程。结果表明:艉轴管镗孔数字化补偿加工系统有利于在生产加工中提前发现误差隐患并及时修正,尽可能地避免废品发生,加速了艉轴管镗孔实时补偿的自动化进程,最终实现船舶艉轴管数字化镗孔。

关键词：艉轴管误差补偿数字化镗孔

基于改进EAST算法的船舶制造设备数据采集研究

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计算机与数字工程 2023年第5期51卷 1120-1124页

作者：张洪成张永林吴梦宇戴磊江苏科技大学电子信息学院镇江212000

船舶制造过程的互联互通平台是船舶智能制造发展的关键技术之一,其中数据采集工作又是互联互通平台研发中的重要部分。然而在船舶实际制造过程中,由于船舶制造设备年代久远,存在部分数控设备数据传输接口毁坏或不存在的情况,无法通过现... 详细信息

船舶制造过程的互联互通平台是船舶智能制造发展的关键技术之一,其中数据采集工作又是互联互通平台研发中的重要部分。然而在船舶实际制造过程中,由于船舶制造设备年代久远,存在部分数控设备数据传输接口毁坏或不存在的情况,无法通过现场总线、工业以太网等方式直接地进行数控设备数据采集工作。论文将图像处理中OCR技术应用到数控设备数据采集中,通过改进的EAST文本检测算法,对数控设备人机界面进行检测,最终分析得到数控设备实时的信息数据。经过仿真实验结果表明,基于ASPP网络与Dice soft loss改进后的EAST文本检测算法,相比于传统的EAST文本检测算法,不仅具有较高感受野和长文本检测能力,而且提高了识别的准确率。

关键词：设备数据采集人机界面 EAST算法 ASPP网络

水火成形工艺温度对10CrNiCu钢显微组织和力学性能的影响

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焊管 2022年第4期45卷 13-18,24页

作者：王昊李东余洋饶宇中路浩西安石油大学材料科学与工程学院西安710065 中船黄埔文冲船舶有限公司广东省舰船先进焊接技术企业重点实验室广州510715

为了研究不同水火成形温度对10CrNiCu钢组织及性能的影响,在标准水火成形工艺评定试板上进行了不同温度水火成形试验,每种温度采用三次重复下火试验。工艺试验结果显示,10CrNiCu钢经历678~983℃水火成形后,显微组织仍为铁素体与珠光体... 详细信息

为了研究不同水火成形温度对10CrNiCu钢组织及性能的影响,在标准水火成形工艺评定试板上进行了不同温度水火成形试验,每种温度采用三次重复下火试验。工艺试验结果显示,10CrNiCu钢经历678~983℃水火成形后,显微组织仍为铁素体与珠光体双相组织;随着水火成形温度升高,晶粒逐渐长大,且铁素体呈双峰分布,珠光体出现偏析和定向分布;随着水火成形温度升高,10CrNiCu钢的抗拉强度有所升高,而屈服强度、冲击功和硬度略有下降;当水火成形温度高于856℃时,10CrNiCu钢的焰道边缘处吸收冲击功与硬度均有所下降,且焰道边缘处附近硬度低于母材,最大下降幅度为18HV_(10),但均满足相关规范要求。研究表明,980℃水火成形后10CrNiCu钢仍有良好的服役性能,可以根据现场变形量的需求,选择合适的水火成形温度。

关键词： 10CrNiCu钢水火成形温度显微组织力学性能

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管子弯曲回弹切线数学模型研究

船电技术 2022年第1期42卷 5-7页

作者：邵国庆孟秀文宫丽彦周庆林大连船舶重工集团舾装有限公司辽宁大连116013

为了实现管子弯曲加工精确无余量计算,需要解决管子弯曲后在两个方向上不对称的切线值的精确计算难题。本文通过管子弯曲实验研究,分析计算得出管子弯曲回弹切线数学模型,然后将管子弯曲回弹切线数学模型应用到实际弯管加工中进行验证... 详细信息

为了实现管子弯曲加工精确无余量计算,需要解决管子弯曲后在两个方向上不对称的切线值的精确计算难题。本文通过管子弯曲实验研究,分析计算得出管子弯曲回弹切线数学模型,然后将管子弯曲回弹切线数学模型应用到实际弯管加工中进行验证。为管子无余量弯曲加工、先焊后弯加工奠定了基础,对推进高效的管子弯曲加工应用有一定的指导作用。

关键词：管子弯曲回弹切线数学模型

装备涂装过程污染物分布、成因分析与监测设计

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装备涂装过程污染物分布、成因分析与监测设计

作者：齐建伟机械科学研究总院

学位级别：硕士

涂装工艺是制造业产生污染物的主要环节,污染物不仅危害工作人员身体健康,还会对周边环境产生影响。因此,开展涂装作业时污染物分布、成因分析以及监测设计,对于控制污染源、减少污染物危害、保障生产安全具有重要意义。本文使用激光散... 详细信息

涂装工艺是制造业产生污染物的主要环节,污染物不仅危害工作人员身体健康,还会对周边环境产生影响。因此,开展涂装作业时污染物分布、成因分析以及监测设计,对于控制污染源、减少污染物危害、保障生产安全具有重要意义。本文使用激光散射颗粒物传感器、光离子化气体传感器、化学需氧量快速测定仪等设备研究了涂装喷涂过程中细颗粒物(PM2.5)、总颗粒物(PM100)、挥发性有机物(VOCs)和废水中有机物等污染物浓度变化特征,分析喷涂时间、涂装距离、通风等参数因素对污染物浓度分布的影响,对其成因进行了分析,并使用LabVIEW设计污染物监测系统。本文的主要研究结果如下:(1)随着喷漆时间增加,喷涂区域内颗粒物越多,PM100、PM2.5颗粒物浓度增加;当传感器与喷嘴距离为0.25～2m时,随着与喷嘴距离增加,颗粒物不断向四周飞散,单位体积内的颗粒物减少,颗粒物浓度不断降低;漆雾中心处的颗粒物浓度最高,与喷涂中心距离越大,颗粒物浓度不断降低。(2)喷涂过程中挥发的有机物随着喷涂时间的增加而增加,VOCs浓度增加;当传感器与喷嘴距离为0.2～2m时,随着与喷嘴距离增加,VOCs浓度不断降低;漆雾中心处的VOCs浓度最高,随着与喷涂中心距离增大,VOCs浓度不断降低。喷涂时VOCs分布规律与颗粒物分布相似。这是由于空气中的VOCs是由涂料液滴挥发到空气中的,因此颗粒物分布决定了 VOCs的分布。(3)与射流方向相同的空气流通对颗粒物浓度的影响较小;空气流通会显著降低VOCs浓度。速度为1.5 m/s时,VOCs浓度分别降低71.2%、80.7%。这可能是由于颗粒物有一定质量,当施加风向与射流方向相同的风时,颗粒物受到的影响相对较小。(4)涂装废液中的COD与涂料含量呈正比;涂料充分分散到水中时,温度对水COD无明显影响;涂料未充分分散到水中时,温度影响涂料中有机物的溶解,温度增加,COD增大。

关键词：喷涂颗粒物挥发性有机物化学需氧量分布规律

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船用钢板高频感应加热热源简化计算方法

中国舰船研究 2018年第5期13卷 18-24页

作者：张正星赵耀胡小才杨振华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

[目的]在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,[方法]通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模... 详细信息

[目的]在钢板感应加热的数值计算中,通常采用磁热耦合计算方法。该方法虽然结果准确,但建立的模型非常复杂,且计算需耗费大量时间。为此,[方法]通过计算和理论推导,提出一种高频感应加热热源的简化计算方法,以一个空间函数形式的热源模型来代替复杂的电磁热耦合计算。使用COMSOL Multi-physics软件建立钢板静止式感应加热有限元模型,运用磁热耦合计算方法和简化方法分别计算钢板加热后的温度场,并对采用2种方法得到的温度场分布结果进行比较,以验证简化方法应用到热源模型的可靠性。[结果]结果表明,运用所提简化计算方法得到的热源模型具有可靠性。[结论]相比于磁热耦合的方法,采用热源简化方法计算钢板感应加热过程,可以有效缩短计算时间,且在钢板移动式感应加热的计算中,能很好地解决模型过于复杂、计算时间过长等问题。

关键词：船用钢板高频感应加热热源模型磁热耦合简化计算方法