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船体分段测量数据配准技术的研究与应用
| 论文题名： | 船体分段测量数据配准技术的研究与应用 |
| 关键词： | 船体分段测量技术;数据配准算法;空间模型转换理论;波动范围;变异系数 |
| 摘要： | 船体分段测量数据配准理论研究与应用，是寻求船体分段建造过程中精度尺度监控的实用性技术，配准偏差值作为船舶制造质量的评价参数，为分段制造尺度修正提供定量依据。传统测量方式直接在船体分段上进行测量，测量方法与精度不能满足现代船舶制造技术要求。采用全站仪进行船体分段数据测试采集是目前国内外大多数船舶企业采取的方法，由于受船舶分段建造摆放位置及实际场地限制，使全站仪在不同坐标平面上进行测量，造成实际测试的船体分段数据坐标系与工艺设计坐标系不在同一坐标系，无法准确进行建造精度评定，需研究将测量点集坐标与设计点集坐标进行配准计算的实用方法，将船体分段制造真实几何偏差反馈到现场指导分段修正，实现无余量上船台。 本文以某散货船底边舱分段为研究对象，现场采集该散货船船体分段精度管理点坐标，以空间模型转换理论为基础对分段测量数据和设计点集数据进行粗配准和精配准计算，解决分段建造过程中由于下料、合拢装配、焊接等过程造成的制造误差修正问题，实现船体分段的无余量建造。论文主要开展的研究包括： （1）分段测量数据处理。为了获得准确的实体分段建造偏差值，针对配准算法的数据模型转换技术，根据测量数据类型特点，采用包围盒法和点间距限定法并行对测点云数据中的重复测量点、测站点和迁站点剔除。 （2）配准技术的研究与应用。以底边舱分段实际测量数据进行配准计算，采用四点变换法对测量数据做初始变换，将测量坐标系转换到设计坐标系中。为了减小初始变换的旋转平移错位误差，应用单位四元数算法实现两组点集粗配准计算，然后利用ICP算法以设计模型为目标的迭代进行目标最小值的精配准计算，获得船体底边舱分段实际建造偏差值。偏差值沿各坐标轴分布概率置信度区间在[-5，5]的概率为[86.79％ 75.47% 43.4%]，说明构件在Z轴方向存在位置偏差，符合现场建造实际，配准误差值变异系数相比于全站仪系统坐标转换误差变异系数，配准误差分布集中，波动范围小。 （3）配准技术算法检验。以同船船艉机舱分段测量数据实例，对上述配准算法进行检验，获得配准误差值符合现场生产实际尺度误差，配准误差值的变异系数[-11.6354 12.2276 12.9058]相比于全站仪系统变换误差值变异系数[2.5406 4.5469 21.5150]，沿X、Z轴对均值的误差波动程度小、误差分布集中。 （4）偏差可视化设计。借助于图形化手段，在建造工艺模型上直观显示精度管理点坐标信息和建造偏差值，输出精度评价报表，指导分段工艺修正。 |
| 作者： | 杨贵强 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计与制造 |
| 导师： | 林少芬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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