船體分段測(cè)量數(shù)據(jù)配準(zhǔn)技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、船體分段測(cè)量數(shù)據(jù)配準(zhǔn)理論研究與應(yīng)用，是尋求船體分段建造過程中精度尺度監(jiān)控的實(shí)用性技術(shù)，配準(zhǔn)偏差值作為船舶制造質(zhì)量的評(píng)價(jià)參數(shù)，為分段制造尺度修正提供定量依據(jù)。傳統(tǒng)測(cè)量方式直接在船體分段上進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法與精度不能滿足現(xiàn)代船舶制造技術(shù)要求。采用全站儀進(jìn)行船體分段數(shù)據(jù)測(cè)試采集是目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)船舶企業(yè)采取的方法，由于受船舶分段建造擺放位置及實(shí)際場(chǎng)地限制，使全站儀在不同坐標(biāo)平面上進(jìn)行測(cè)量，造成實(shí)際測(cè)試的船體分段數(shù)據(jù)坐標(biāo)系與工藝設(shè)計(jì)坐標(biāo)系不在同

2、一坐標(biāo)系，無法準(zhǔn)確進(jìn)行建造精度評(píng)定，需研究將測(cè)量點(diǎn)集坐標(biāo)與設(shè)計(jì)點(diǎn)集坐標(biāo)進(jìn)行配準(zhǔn)計(jì)算的實(shí)用方法，將船體分段制造真實(shí)幾何偏差反饋到現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)分段修正，實(shí)現(xiàn)無余量上船臺(tái)。
　　本文以某散貨船底邊艙分段為研究對(duì)象，現(xiàn)場(chǎng)采集該散貨船船體分段精度管理點(diǎn)坐標(biāo)，以空間模型轉(zhuǎn)換理論為基礎(chǔ)對(duì)分段測(cè)量數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)點(diǎn)集數(shù)據(jù)進(jìn)行粗配準(zhǔn)和精配準(zhǔn)計(jì)算，解決分段建造過程中由于下料、合攏裝配、焊接等過程造成的制造誤差修正問題，實(shí)現(xiàn)船體分段的無余量建造。論文主要開展的研

3、究包括：
　?。?）分段測(cè)量數(shù)據(jù)處理。為了獲得準(zhǔn)確的實(shí)體分段建造偏差值，針對(duì)配準(zhǔn)算法的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換技術(shù)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)類型特點(diǎn)，采用包圍盒法和點(diǎn)間距限定法并行對(duì)測(cè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的重復(fù)測(cè)量點(diǎn)、測(cè)站點(diǎn)和遷站點(diǎn)剔除。
　　（2）配準(zhǔn)技術(shù)的研究與應(yīng)用。以底邊艙分段實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)計(jì)算，采用四點(diǎn)變換法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)做初始變換，將測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)坐標(biāo)系中。為了減小初始變換的旋轉(zhuǎn)平移錯(cuò)位誤差，應(yīng)用單位四元數(shù)算法實(shí)現(xiàn)兩組點(diǎn)集粗配準(zhǔn)計(jì)算，然后利

4、用ICP算法以設(shè)計(jì)模型為目標(biāo)的迭代進(jìn)行目標(biāo)最小值的精配準(zhǔn)計(jì)算，獲得船體底邊艙分段實(shí)際建造偏差值。偏差值沿各坐標(biāo)軸分布概率置信度區(qū)間在[-5，5]的概率為[86.79％ 75.47% 43.4%]，說明構(gòu)件在Z軸方向存在位置偏差，符合現(xiàn)場(chǎng)建造實(shí)際，配準(zhǔn)誤差值變異系數(shù)相比于全站儀系統(tǒng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差變異系數(shù)，配準(zhǔn)誤差分布集中，波動(dòng)范圍小。
　?。?）配準(zhǔn)技術(shù)算法檢驗(yàn)。以同船船艉機(jī)艙分段測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)例，對(duì)上述配準(zhǔn)算法進(jìn)行檢驗(yàn)，獲得配準(zhǔn)誤差值符