[发明专利]一种船舶外板成型精度在线检测方法

说明书

本发明提供一种船舶外板成型精度在线检测方法，包括以下步骤：1）应用三维云台带动激光测距仪扫描船板表面；2）将获得的距离值转换为点坐标；3）点云分层去噪、光顺，拟合为面；4）拍摄船板表面纹理照片，并为点云纹理赋值；5）基于纹理变化修正拟合面边界；6）将拟合面与船板理论面匹配；7）偏差计算和显示。本发明与传统测量方法相比，速度快、精度高、适应性强。

技术领域

本发明涉及一种船舶外板加工过程中的成型精度在线检测方法。属于船舶制造技术和光学测量领域。

背景技术

曲板成型特别是双曲板成型技术是目前世界造船工业中一种技术性强、难度大、影响因素多的加工工艺。在加工过程中如何检测与判别被加工船体曲板与目标曲板的形状误差是目前造船业迫切需要解决的问题，如何快速、准确获取型面数据是解决问题的关键。

目前船厂主要依靠有经验的工人通过卡样板、样箱的方式来实现。但这种方法仅仅获取了肋位线上少量数据，且精度决定于样板、样箱精度，而样板、样箱大多数为木质材料，受环境影响如天气等会发生较大的变形，误差较大。后续发明了铁质活络样板，但同样需要靠人的眼睛目测偏差，精度无法保证，为后续造船精度控制设置了障碍。

随着计算机技术和光电技术的发展，计算机辅助船板曲面成型检测已经成为一个重要的发展方向。数十年来，国内外许多专家学者致力于新型检测技术及设备的研发。

国内比较有代表性的有：(1)大连理工大学、大连新船重工有限责任公司、清华大学以及北京航空航天大学等单位，对船体外板加工成型自动检测方法、加工后外板成型的自动判别进行了相关的研究并取得了一定的成果，但是离工程化实际应用还有很大一段距离；(2)武汉理工大学和山东硕立在板材数控冷弯设备上，采用了导轨和激光点测量方法，获取板面数据，数据获取速度较慢。

国外比较有代表性的有：(1)首尔大学的J S Park，J G Skin，K H Ko采用三坐标测量仪(CMM)对船板进行测量，测量精度高、可以近似得到船板边界，角点等特征点的数据。但存在着众多缺点：(a)测量过程需要大量的人工操作，导致测量效率低下；(b)CMM的使用对现场环境条件要求高；(c)CMM测量范围的扩大需要增加很多成本等。

发明内容

为克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种船舶外板加工过程中的成型精度在线检测方法，能够快速精确获取船板成型精度数据。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种船舶外板加工过程中的成型精度在线检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、应用三维云台带动激光测距仪扫描船板表面；B、将获得的距离值转换为点坐标；C、点云分层去噪、光顺，拟合为面；D、拍摄船板表面纹理照片，并为点云纹理赋值；E、基于纹理变化修正拟合面边界；F、将拟合面与船板理论面匹配；G、偏差计算和显示。本发明与传统测量方法相比，速度快、精度高、适应性强。

根据本发明的具体实施例，该成型精度在线检测方法具体包括以下步骤：

A、应用三维云台带动激光测距仪扫描船板表面，扫描点间距d和行间距l采用软件控制，d和l可调节；

B、将获得的距离值转换为扫描设备固定坐标系下点坐标，并建立所有点坐标的索引值，每个点都具有原距离值、坐标编号和坐标值，第i个点P_i描述为：

P_i(x_i,y_i,z_i,s_i,u_i,v_i)

其中x,y,z,为坐标值，s_i为距离值，u,v为索引值(扫描过程为逐行扫描，u、v分别表示点所在的行和在每一行中的顺序号)，i＝1,2,3,…n，n为总点数。