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使用三维扫描方式对船舶发动机舱表面传感器坐标点位置准确定位的应用

日期:2021/11/15 12:04:41 人气:774
作为一种水上运输工具‚船舶具有装载量大‚费用低等优点‚在海洋航运中的作用越趋突出‚承担了重要的货运任务。
造船业是资金密集、信息密集、技术密集、劳动力密集型行业‚船体结构复杂‚建造工序多‚因此测量项目多‚测量准确性要求较高,需按照订单进行单件或者小批量生产,设备和工具工装专用性强‚进入和退出壁垒都很高‚是竞争非常激烈的行业。
目前各种新型大型船舶‚如超大型油船、集装箱船等对船舶工业的要求日趋严格,造船企业必须借助当今科技的发展不断革新生产技术和工艺‚达到在激烈的市场竞争中占有市场的目的。

本次的难点在于,每一个传感器都需要空间和轴向定位,因为测试结果需用于后续的相关性分析,因此传感器的定位需要很精确。而本次的被测件由于是大型锥桶(弧面结构),在以往的实际操作中很难实现精确的空间顶点坐标点位置的定位。


使用三维扫描方式对船舶发动机舱表面传感器坐标点位置准确定位的应用


工作流程如下:
1、布局标记点+编码点以及标尺,对其进行拍摄工作。
2、对模型进行采集,针对性只采集所需的传感器数据:(保证数据完整的情况下,尽可能减少无关数据)
3、摆正坐标系,提取相对应的传感器顶点空间坐标。
(由于传感器的放置面和背面都是死角,但客户希望能够提供八个顶点坐标,沪敖的技术人员对每个传感器进行了逆向工作,利用软件对顶点自动进行拾取)。
4、输出点坐标(.TXT),整理坐标生成(.Excel)

三维扫描在本方案中的优势分析

1、准确提供空间坐标,解决传统测量行业的局限性。
2、生成数据表格,可数据存档,在数据记录上有追溯性。很好地解决了上下游数据互通的问题
3、提供基础模型,应用于模拟实验,及二次开发等领域

三维扫描技术实现了目标原形从三维实体到三维数据的直接转化‚成为后端技术基础数据平台或起点。
从测量学的观点看‚非接触式测量可真正实现“零接触力测量”。这样有效避免了高精度测量中测量力带来的系统误差和随机误差‚而且可以方便地实现对软质和超薄物体表面形状的测量。

三维扫描采集速度快‚能够在短时间内获取大量的点云数据用于曲面拟合和三维建模‚并可和理论模型比对进行误差分析,大大节省了时间‚也减少人为引入的误差。
在本案例中,三维扫描技术的加入,使得每个测点(传感器)的空间定位很精确,增加测点数目很方便且不会显著增加工作量,因此大大丰富了数据信息,对于后续相关性分析非常方便。

三维扫描技术应用于船舶工业有很大的应用前景
1、例如将光学测量技术应用于舰船维修领域,可将需要改建或者已损坏的区域在测量后进行模型重建‚并使用通用的软件进行工程造型‚制造新的船壳来替换损坏区域,从而降低了测量和工程图制作等人工耗时。
2、例如‚使用三维扫描仪将带有余量的船舶分段扫描下来,转化为二维图或者三维图‚在分段未上船台之前进行余量修正。
3、利用三维扫描仪对各种板材、结构件和分段的尺寸与精度进行管理‚形成三维模型数据库。采用三维激光扫描系统,使得船体装配成为简单的要素作业,降低了工人的熟练化程度。
4、船体内部管道林立‚在拼装焊接时保证其准确性非常重要。在上船台前‚测量好对接部分各管道的位置精度‚在分段上船台之前设计出连接弯管的结构‚可以为相应分段提前加工弯管。
5、由于环境温度的变化如船体曝晒在日光下‚工件的尺寸会产生较大的变化‚给装配焊接过程中的精度控制带来不便。可通过扫描仪采集不同温度下的整船的膨胀系数数据库‚建立分段的膨胀系数档案‚从而设计合理的装配方案。
6、将各个分段的三维模型自动拼接‚形成整船的三维模型。分析船舶制造总体精度‚对于全船的光顺性等给予直观的评价……
通过以上手段‚均有利于大大减少工作量‚缩短船台周期‚降低建造成本。
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