CN109367733B - 一种船用胎架的调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及造船工艺领域，公开了一种船用胎架的调节方法，通过全站仪测量实际的胎架支柱位置，将船体分段的电子设计模型通过坐标系转换的方式转换为胎架坐标系下的设计模型，将测量调整数据点转换为胎架支柱应调整到的三维坐标，直接用该设计模型与测量调整数据点进行拟合，通过软件直接对比出需要调整胎架支柱的高度，该过程操作简单，可以不预先对胎架支柱进行调整，能大大提高调节效率，而且调节精度高。
Description
技术领域
本发明涉及造船工艺技术领域，特别是一种船用胎架的调节方法。
背景技术
在船舶制造的过程中，常用到胎架。所谓胎架是指主要起承重受力作用的脚手架，是为了方便机械设备装配与焊接的一种专用工艺装备。现有一种活络胎板式通用胎架，由多根可调节高度的支柱所组成，胎架线型直接以三维坐标值的形式定出。在每次的船体分段制造前，须调整胎架支柱的高度。
在使用该活络板式通用胎架的过程中，发现存在以下问题：首先，按常规等间距提取的胎架数据无法规避实际各胎架支柱不确定的间距误差；其次，当部分胎架支柱高度实际未调整到理论位置时，缺少数据反馈机制，导致胎架线形难以调准，所需的调节时间较长。
针对以上问题，现有一种方法，利用软件放样来获取等间距的胎架设计数据(所谓放样即是将一个二维形体对象作为沿某个路径的剖面，而形成复杂的三维对象的操作)，根据事先在活络胎架上作好的水平面基准标记调整，并用钢卷尺检测各支柱顶端的高度，从而调制出所需的胎架。这种调节方法的局限之一在于，在软件放样时插值计算各个胎架支柱应有的高度(所谓插值是指用来填充图像变换时像素之间的空隙)，要求活络胎架各支柱的纵横向间距必须是均等。在使用中，因场地变化、安装误差以及多次使用后各支柱因受力不均产生变形等原因，实际胎架支柱的间距往往不是均等的，这时软件放样出的理论值就不再适用，或者需要频繁地调整各胎架支柱的间距。局限之二在于，所用到的水平面基准标记会因场地下陷等原因而不再准确，需重新堪划。这些重复工作都会延长造船周期。
现有技术中还有一种数控胎架的控制方法，利用数据接口读取船舶分段曲面数据，使用软件计算各支柱相对水平面所需调整的高度，并把各支柱调整到同一水平高度，再发送指令给各支柱下的电机，通过电机的转数和转向调节出所需的线形活络胎架。这种方法的不足之处在于：在对各胎架支柱调整之前，还需要将各个胎架支柱的高度调整到同一个水平面上，这样才能统一给出各个胎柱下电机需要的转数，这样增加了一倍的调制时间，且缺少一种数据自动反馈机制，胎架调制完成后需重新监测各个胎架支柱的高度是否调整到位。
发明内容
本发明的目的是提供一种船用胎架的调节方法，能大大提高调节胎架支柱的效率，而且调节精度较高。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种船用胎架的调节方法，包括以下步骤：
步骤1：用全站仪检测船用胎架的实际测量数据，并将所述实际测量数据导入用于对胎架的设计理论数据进行精度分析的电脑软件中，形成测量调整数据点；
步骤2：在所述电脑软件中导入船体分段的设计模型，使用三维坐标转换功能，旋转坐标系使所述设计模型处于与胎架的设计理论数据点横纵倾斜角度相同的状态；
步骤3：读取所述测量调整数据点的坐标值，将所述测量调整数据点旋转到水平位置，并将其平移到所述设计模型的正下方，将所述测量调整数据点绕Z坐标轴旋转，以使所述测量调整数据点的投影与所述设计模型左右对齐；
步骤4：在所述测量调整数据点中选取四个顶点与所述设计模型拟合，将剩余的所述测量调整数据点的三维坐标批量转换成与所述实际测量数据相同的三维坐标，批量调整剩余的所述测量调整数据点的位置，以使所述测量调整数据点与所述设计模型的位置重合，利用所述电脑软件自动计算出所述实际测量数据的三维坐标与所述测量调整数据点的三维坐标的偏差值，并作出线形偏差截图和分析报告；
步骤5：根据所述偏差截图和所述分析报告精调船用胎架的高度；
步骤6：重复上述步骤2至步骤5，直至船用胎架的实际高度满足设计要求。
作为优选方案，在步骤1之前，还包括步骤：根据所述设计理论数据粗调船用胎架的高度。
作为优选方案，在根据所述设计理论数据粗调船用胎架的高度之前，还包括步骤：对所述设计理论数据进行放样。
作为优选方案，在步骤1中，将所述实际测量数据导入所述电脑软件中之前，还包括步骤：记录测量的船用胎架支柱的编号与测量顺序。
作为优选方案，在步骤4中，在所述测量调整数据点中选取四个顶点与所述设计模型拟合，具体包括：根据胎架支柱的所述编号，在所述测量调整数据点中选取四个顶点，分别为第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点，根据所述船用胎架支柱的编号，在所述四个顶点中选取相互间隔距离最大的三个顶点，分别为所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点，并将所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点分别与所述设计模型对齐，根据所述第四顶点与所述设计模型的偏差值，调整所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点的坐标，使所述四个顶点与所述设计模型贴合。
作为优选方案，在步骤3中，还包括：沿Z坐标轴平移所述测量调整数据点，使至少一个所述测量调整数据点与所述设计模型上的至少一个点重合。
作为优选方案，在步骤1中，所述实际测量数据通过数据接口导入所述电脑软件中。
综上，本发明实施例所提供的一种船用胎架的调节方法，通过全站仪测量实际的胎架支柱位置，将船体分段的电子设计模型通过坐标系转换的方式转换为胎架坐标系下的设计模型，将测量调整数据点转换为胎架支柱应调整到的三维坐标，直接用该设计模型与测量调整数据点进行拟合，通过软件直接对比出需要调整胎架支柱的高度，该过程操作简单，可以不预先对胎架支柱进行调整，降低了工作人员调整胎架的劳动强度，提高了调节效率。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“横”、“纵”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种船用胎架的调节方法，其包括以下步骤：
步骤1：用全站仪检测船用胎架的实际测量数据，并将实际测量数据导入用于对胎架的设计理论数据进行精度分析的电脑软件中，形成测量调整数据点；
步骤2：在电脑软件中导入船体分段的设计模型，使用三维坐标转换功能，旋转坐标系使设计模型处于与胎架的设计理论数据点横纵倾斜角度相同的状态；
步骤3：读取测量调整数据点的坐标值，将测量调整数据点旋转到水平位置，并将其平移到设计模型的正下方，将测量调整数据点绕Z坐标轴旋转，以使测量调整数据点的投影与设计模型左右对齐；
步骤4：在测量调整数据点中选取四个顶点与设计模型拟合，将剩余的测量调整数据点的三维坐标批量转换成与实际测量数据相同的三维坐标，批量调整剩余的测量调整数据点的位置，以使测量调整数据点与设计模型的位置重合，利用电脑软件自动计算出实际测量数据的三维坐标与测量调整数据点的三维坐标的偏差值，并作出线形偏差截图和分析报告；
步骤5：根据偏差截图和分析报告精调船用胎架的高度；
步骤6：重复上述步骤2至步骤5，直至船用胎架的实际高度满足设计要求。
基于上述技术方案，该调节方法不需要预先调整胎架支柱的高度，节约了调节时间。将胎架分段的理论电子三维的设计模型转换为胎架坐标系下的设计模型，直接用调整理论数据点与该设计模型拟合，避免了因实际的胎架支柱的相互间距不均匀，而与胎架的设计理论数据点的间距有偏差，导致在调整胎架支柱的过程中产生不必要的误差。利用全站仪测量胎架支柱的实际数据，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。总而言之，该调节方法简单高效，提高了线形活络胎架的制作精度，提高了调整效率。在本实施例中，本发明中提到的电脑软件为船舶设计常用的软件，如SP.Master等。
具体的，在步骤1之前，还包括步骤：根据设计理论数据粗调船用胎架的高度。预先粗调胎架支柱高度不是必要步骤，只是为了后续在调整测量调整数据点时，能够减少调整的幅度。在调节中，应按胎架设计理论数据调整，虽然实际的胎架支柱的间距是按地牛间距排布的，而并非按照设计理论数据的间距排布，但调整时仍可直接按相应位置的理论高度作粗调整。在根据设计理论数据粗调船用胎架的高度之前，还包括步骤：对设计理论数据进行放样，将二维的数据通过放样投射到三维空间中，便于施工人员根据投影粗调胎架支柱的高度。
优选地，在步骤1中，将实际测量数据导入电脑软件中之前，还包括步骤：记录测量的船用胎架支柱的编号与测量顺序，便于工作人员在进行精调胎架支柱高度的工作时，按一定顺序规律调整，做到井然有序。更优选地，在步骤4中，在测量调整数据点中选取四个顶点与设计模型拟合，具体包括：根据胎架支柱的编号，在测量调整数据点中选取四个顶点，分别为第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点，根据船用胎架支柱的编号，在四个顶点中选取相互间隔距离最大的三个顶点，分别为第一顶点、第二顶点和第三顶点，并将第一顶点、第二顶点和第三顶点分别与设计模型对齐，根据第四顶点与设计模型的偏差值，调整第一顶点、第二顶点和第三顶点的坐标，使四个顶点与设计模型贴合。在移动四个顶点时，其余测量调整数据点会根据此四个顶点的位置移动而作出适当的偏移，将测量调整数据点调整到与设计模型上的顶点位置重合时，其余的测量调整数据点的移动幅度将会大大减少，从而节约调节胎架支柱的时间。
其中，在步骤3中，还包括：沿Z坐标轴平移测量调整数据点，使至少一个测量调整数据点与设计模型上的至少一个点重合，这样能使测量点与模型外板高度差尽量小，可尽量减少后续的调整工作量。
此外，实际测量数据通过数据接口导入电脑软件中，使用数据接口能在最短时间内进行数据导入或输出。在本实施例中，可使用U盘、数据线或蓝牙等与该数据接口接通，以实现传输功能。
综上，本发明实施例所提供的一种船用胎架的调节方法，通过全站仪测量实际的胎架支柱位置，将船体分段的电子设计模型通过坐标系转换的方式转换为胎架坐标系下的设计模型，将测量调整数据点转换为胎架支柱应调整到的三维坐标，直接用该设计模型与测量调整数据点进行拟合，通过软件直接对比出需要调整胎架支柱的高度，该过程操作简单，可以不预先对胎架支柱进行调整，降低了工作人员调整胎架的劳动强度，提高了调节效率。
应当理解的是，本发明中采用术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种船用胎架的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：用全站仪检测船用胎架的实际测量数据，并将所述实际测量数据导入用于对胎架的设计理论数据进行精度分析的电脑软件中，形成测量调整数据点；
步骤2：在所述电脑软件中导入船体分段的设计模型，使用三维坐标转换功能，旋转坐标系使所述设计模型处于与胎架的设计理论数据点横纵倾斜角度相同的状态；
步骤3：读取所述测量调整数据点的坐标值，将所述测量调整数据点旋转到水平位置，并将其平移到所述设计模型的正下方，将所述测量调整数据点绕Z坐标轴旋转，以使所述测量调整数据点的投影与所述设计模型左右对齐；
步骤4：在所述测量调整数据点中选取四个顶点与所述设计模型拟合，将剩余的所述测量调整数据点的三维坐标批量转换成与所述实际测量数据相同的三维坐标，批量调整剩余的所述测量调整数据点的位置，以使所述测量调整数据点与所述设计模型的位置重合，利用所述电脑软件自动计算出所述实际测量数据的三维坐标与所述测量调整数据点的三维坐标的偏差值，并作出线形偏差截图和分析报告；
步骤5：根据所述偏差截图和所述分析报告精调船用胎架的高度；
步骤6：重复上述步骤2至步骤5，直至船用胎架的实际高度满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在步骤1之前，还包括步骤：根据所述设计理论数据粗调船用胎架的高度。
3.根据权利要求2所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在根据所述设计理论数据粗调船用胎架的高度之前，还包括步骤：对所述设计理论数据进行放样。
4.根据权利要求1所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在步骤1中，将所述实际测量数据导入所述电脑软件中之前，还包括步骤：记录测量的船用胎架支柱的编号与测量顺序。
5.根据权利要求4所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在步骤4中，在所述测量调整数据点中选取四个顶点与所述设计模型拟合，具体包括：根据胎架支柱的所述编号，在所述测量调整数据点中选取四个顶点，分别为第一顶点、第二顶点、第三顶点和第四顶点，根据所述船用胎架支柱的编号，在所述四个顶点中选取相互间隔距离最大的三个顶点，分别为所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点，并将所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点分别与所述设计模型对齐，根据所述第四顶点与所述设计模型的偏差值，调整所述第一顶点、所述第二顶点和所述第三顶点的坐标，使所述四个顶点与所述设计模型贴合。
6.根据权利要求1-5任一项所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在步骤3中，还包括：沿Z坐标轴平移所述测量调整数据点，使至少一个所述测量调整数据点与所述设计模型上的至少一个点重合。
7.根据权利要求6所述的船用胎架的调节方法，其特征在于：在步骤1中，所述实际测量数据通过数据接口导入所述电脑软件中。
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