船舶三维数控弯板机是一种加工双曲度船舶外板的自动化冷弯加工设备,其因采用“非对压多压头”的可重构模具技术,解决了板材压痕、边缘起皱等成形缺陷,可高效率、高质量、柔性连续地加工出表面光顺的双曲度船舶外板。该弯板机冲压板材时,经过多次的“下模调形—上模施压—成形测量”,即可逐步补偿板材回弹、保证板材成形精度。下模的首次调形仅以理论曲面为目标,后续调形要在理论曲面基础上加入回弹量补偿。上模施压后的上移卸载过程中,板材先因回弹产生形状变化,后因失去上模约束在下模上发生位置变化。测量成形板材得到成形曲面,将其与理论曲面作比较可得板材回弹量。但板材的位置变化使成形曲面与理论曲面产生空间位置偏差,使计算的板材回弹量不够准确,影响到下模的后续调形。减小两个曲面间的空间位置偏差所涉及的关键技术是曲面配准。本文将曲面配准应用到船舶三维数控弯板机中,以获取更准确的板材回弹量,更好的指导下模的后续调形,主要研究内容如下:1.结合弯板机的加工实际,修正成形曲面点云的边缘坏点。使用“点—三角形”法对理论曲面做先内插加密网格,后直接三角划分的三角剖分,用三角网格表征理论曲面。通过MATLAB/C混编的方式实现坏点修正和三角剖分工作;2.通过MATLAB/C混编的方式建立理论曲面三角网格格点的三维KD-Tree(K Dimension Tree,K维树)结构,快速查找成形曲面测点在理论曲面上的最近网格点,为曲面配准奠定基础;3.通过MATLAB/C混编的方式实现预定位和ICP结合的曲面配准,即先做重合成形曲面与理论曲面的重心和近似法矢的曲面预定位,后在ICP(Iterative Closest Point,迭代最近点)配准中,用KD-Tree结构和SVD(Singular Value Decomposition,奇异值分解)分解求得成形曲面的最优运动参数,将其和理论曲面做出最优贴合;4.确定计算回弹量的方法,用云图显示回弹量分布。对不同板型外板做曲面配准,结果显示:对理论曲面作不同密度的三角剖分时,回弹量结果变化很小,且通过比较配准前后的回弹量发现,与未使用曲面配准相比,本文的曲面配准方法可较好的减小两个曲面间的空间位置偏差,得到分布更均匀、均值更小的板材回弹量。