基于激光的耐压船体可拆板划线
李刚刚 戚宋歌 陈遥沛
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李刚刚 戚宋歌 陈遥沛,. 基于激光的耐压船体可拆板划线[J]. 光电子进展,2024.5. DOI:10.12721/ccn.2024.160541.
摘要:
耐压船体的可拆板划线作为可拆板切割和复装的最初工序,对于后续大型设备能否顺利进舱以及可拆板复装质量完好具有重要的意义。对于可拆板区域的横向定点划线,可以直接通过测量距离边缘肋位的间距得到,但是,其纵向定点划线一般要通过事先准备的线型样板或者测量弧长等接触方式转换得到。本文着重描述可拆板区域的纵向定点划线,并采用不同于以往的方式,利用激光定点划线的方法,不但可以大大提高可拆板区域纵向划线的精度,而且也能提高对于划线质量复核检验的效率。
关键词: 船体建造可拆板划线激光经纬仪激光全站仪
DOI:10.12721/ccn.2024.160541
基金资助:

按照船体工程总段建造要求,完成总段液压试验后,为了吊装柴油发电机和推进电机,可在相应进舱部位的耐压船体上部开设可拆板,作为大型设备吊装的出入舱口。可拆板划线作为可拆板切割和复装的最初工序,对于后续大型设备能否顺利进舱以及可拆板复装质量完好都具有重要的意义。对于可拆板区域的横向定点划线,可以直接通过测量距离边缘肋位的间距得到,但是,其纵向定点划线一般要通过事先准备的线型样板或者测量弧长等接触方式转换得到。

一、背景技术

(一)目前采用的定点划线方法

由于开设可拆板部位的耐压船体为弧形,非平面结构,这给控制开设可拆板位置的精度带来了一些挑战。实际工作中,通常利用按照一定宽度要求制作的线型样板,在每档肋位处通过接触贴合的方式来确定可拆板区域的纵向边缘定位点。使用线型样板时,先将线型样板的起始标记点A与该档肋位处船体中心线标记点O对齐(如图1所示),再将线型样板(其横向宽度d为可拆板区域要求宽度D的一半)与耐压船体紧密贴合,从线型样板的终点标记点B处确定可拆板区域该档肋位处的纵向左右边缘定位点(B1和B2),按此方法依次确定可拆板区域其他肋位处的纵向左右边缘定位点(C1和C2、D1和D2等),最后将B1、C1、D1等左边缘定位点依次直线连接,B2、C2、D2等右边缘定位点依次直线连接,从而完成可拆板区域的纵向定点划线。

29.png图1

(二)可拆板划线质量复核检验

对于可拆板区域的横向划线,通过测量距离相应肋位处的间距来判断是否满足要求。对于可拆板区域的纵向划线,依然要再次采用线型样板贴合的方式,在可拆板区域每档肋位处复核其划线的准确性。

(三)存在的缺陷

在可拆板区域的耐压船体上部,由于部分肋位处安装有三角板、平台等阻挡部件,该处肋位无法通过贴合曲线样板来确定可拆板区域的纵向左右边缘定位点。同时,耐压船体存在一定的椭圆度,非标准圆,再加上线型样板的制作存在一定的误差,以及线型样板贴合过程中还存在一定的人工误差,从而导致确定的纵向左右边缘定位点不准确,最终导致所有确定的边缘定位点也不在同一条直线上(如图2所示)。

30.png图2

二、基于激光的定点划线

(一)激光全站仪和激光经纬仪

激光全站仪又名全站型电子测速仪,是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统,具备三维坐标放样功能,并且具备测量范围大、测量数据准确、具有较高的智能程度的优点,是区别于传统卷尺等测量器具的非接触式测量方式。

激光经纬仪主要由三脚架、仪器基座、照准部和电源组成,是将激光器发射的激光束导入望远筒内,使其沿着视准轴方向射出,并据此进行定位划线和测角放样的光学仪器,不仅能作为水准仪使用检测水平面,还可作为垂准仪进行垂准测量,操作简单直观,适用场景广泛,使用灵活便捷。

(二)定点划线

受耐压船体外部粗糙度和不平度影响,若直接在可拆板区域外沿纵向选择前后两点,再利用拉紧的细绳直接定位划线,实际操作过程中,左右可摆动范围较大,因此划线的误差波动范围较大。为克服耐压船体外部粗糙度和不平度的影响,可利用全站仪确定可拆板区域多个纵向边缘定位点,再将这些定位点依次直线连接,从而完成可拆板区域纵向划线。使用全站仪时,选定前后船肿预留的两点建立坐标系,利用标靶左右对称选择确定可拆板区域多个距船肿横向距离为D/2(D为可拆板区域的宽度)的多个点,再将这些点依次直线连接完成纵向划线。

(三)划线复核

为监测和控制可拆板的变形量,严格控制可拆板与耐压船体的不圆度,在可拆板区域外前后各安装拉线架,使用全站仪确定前后不同位置拉线孔的空间位置后,固定钢丝绳以测量可拆板切割前、装配后和复装焊接后的形状偏差。在利用全站仪定点划线时,同时在前后拉线架上预留距船肿横向距离为D/2(D为可拆板区域的宽度)的三个点。使用激光经纬仪时,调整位置以对准扫过前后拉线架上的预留点,再将激光经纬仪的红色光点从前至后扫在可拆板区域的耐压船体上,通过观察光点路径与纵向划线是否一致,以复核检验可拆板区域纵向划线的质量。

三、激光定点划线的优点

(一)划线精度高。能够克服耐压船体椭圆度、线型样板制作和使用等误差,直接利用激光全站仪通过非接触式测量方法实现可拆板区域的纵向定点划线。

(二)便于复核检验。对于划线的复核,只需要确定前后拉线架上左右距船肿横向距离为D/2(D为可拆板区域的宽度)的三个点,这一过程在使用全站仪确定拉线孔空间位置的过程中就可以同步完成,再通过激光经纬仪的红色光点来复核可拆板区域的纵向划线,更加直观清晰。

(三)节约成本。全过程只需要通过全站仪和标靶确定可拆板区域的纵向边缘定位点和拉线架上的定位点,这一过程可在确定拉线架的拉线孔空间位置时同步确定,只需要两人配合测量,效率较高,而且无需制作曲线样板,从而节约了人工成本、时间成本和材料成本。

实践证明,以往在耐压船体表面贴合线型样板进行定位划线,会受到耐压船体椭圆度、线型样板制作和使用等误差的影响,而基于激光的耐压船体可拆板定位划线方法与传统的方法相比,拥有难以比拟的优势,其通过采用粘贴标靶、全站仪现场测量及软件分析等方式准确、快速的分析数据来保证划线的准确性,通过经纬仪的红色光点更加直观、快速对划线进行复核检验。

参考文献:

[1]岳颖,李丛,张勇,肖国锐.全站仪测量系统在船舶建造中的应用[J].测绘科学科技学报

[2]张滋黎.基于视觉引导的大尺度空间坐标测量方法研究[D].天津大学

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