船体断面端口线形分析、控制方法及分析系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种船体断面端口线形分析方法，其包括以下步骤：采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息；根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上；在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点；计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值；控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。本发明不需要考虑端口余量或补偿量的问题，即使在采集测量点时直接在端口边缘上进行采集，最终都可得到正确的偏差量和偏差方向；而且本发明也无论采集的测量点是否属于无结构约束处的板材线形上的点，同样均可得到正确的偏差量和偏差方向。
【专利说明】船体断面端口线形分析、控制方法及分析系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及船舶建造领域，具体涉及一种船体断面端口线形分析、控制方法及分析系统。
【背景技术】
[0002]在大型船体的设计建造过程中，都是先分段建造再进行整体组装，因此每一段都有断面，其中，船体的纵向曲率变化较大的结构及外板处(例如球鼻艏)，其断面的端口处往往需要加放余量(至少30_)或较大补偿量。而为了监控建造精度，建造时还需要先采集断面的端口数据与计算机分析界面中的设计模型进行对比分析，并根据当前断面的端口情况相对于设计模型的差距来进行修正控制。
[0003]当前船舶行业使用的数据对比分析方法，是使用三维测量仪器采集端口线形上测量点的数据(包括坐标信息)，将测量点的数据与设计模型进行虚拟比对，计算出各测量点相对于设计模型的三维坐标轴向偏差，以便对端口线形进行修正控制。由于在采集数据时，测量点常常选取在端口边缘处，最终采集的往往是端口带有余量或较大补偿量情况下的数据，而设计模型一律是无余量的理论值状态，这就造成了实际采集数据和设计模型不对应的情况，得出的三维坐标轴向偏差结果让人一时无法明确判断端口线形偏差情况(包括偏差量和偏差方向)，必须经过大量后期人工处理计算才能确定，导致效率低下。同时由于采用的是实际的测量点与设计模型理论点的点对点数据比较，因此面对需要控制无结构约束处的板材(指仅是一块单独的板材，而没有对其结构进行约束的部件)线形的情况时，因为没有结构交点，所以在分析界面上肉眼无法确定测量点的准确位置，因而也无法明确判断端口线形偏差情况。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题包括两方面，一是解决现有的对比分析方法得出的三维坐标轴向偏差不能直观指示出最终偏差结果，需要后期人工再处理，效率低下的问题；二是解决现有的对比分析方法中无法明确判断无结构约束处的板材线形的端口线形偏差情况的问题。
[0005]本发明提出的一种船体断面端口线形分析方法，其包括以下步骤:
[0006]采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息；
[0007]根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上；
[0008]在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点；
[0009]计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值；
[0010]控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
[0011]进一步，所述将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上的步骤还包括:
[0012]输出各个测量点的编号；
[0013]在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点的步骤还包括:
[0014]输出各个理论点的编号。
[0015]具体的,所述方向指示标识具体为指示箭头。
[0016]具体的，在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点的步骤包括:
[0017]根据用户在所述分析界面上输入的选择指令，在所述设计模型上确定各个测量点对应的理论点。
[0018]同时，本发明还提出了一种船体断面端口线形控制方法，其根据任一上述的船体断面端口线形分析方法中控制显示的垂直距离值和方向指示标识，沿所述方向指示标识指示的方向，按所述垂直距离值进行修正控制。
[0019]此外，本发明还提出了一种船体断面端口线形分析系统，其包括:
[0020]三维测量仪:用于采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息；
[0021]绘制显示模块:用于根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上；
[0022]理论点确定模块:用于在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点；
[0023]距离计算模块:用于计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值；
[0024]所述绘制显示模块还用于控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
[0025]进一步，所述绘制显示模块还用于输出各个测量点的编号；所述理论点确定模块还用于输出各个理论点的编号。
[0026]具体的，所述三维测量仪具体为全站仪。
[0027]有益效果:本发明提出的一种船体断面端口线形分析方法，其通过将各个测量点绘制在分析界面相应的坐标位置上，并确定各个理论点，然后计算分析界面上测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值，并控制显示所述垂直距离值，同时还控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识，因此用户可以根据显示的垂直距离值很直观地看出测量点的偏差值，并可以根据方向指示标识很直观地看出测量点的偏差方向，因而省去了后期人工处理，提高了效率；在进行修正控制时，可以沿方向指示标识指示的方向，按所述垂直距离值进行修正控制。因此，本发明不需要考虑端口余量或补偿量的问题，即使在采集测量点时直接在端口边缘上进行采集，最终都可得到正确的偏差量和偏差方向；而且本发明也无论采集的测量点是否属于无结构约束处的板材线形上的点，同样均可得到正确的偏差量和偏差方向。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本发明提出的一种船体断面端口线形分析方法实施例的流程示意图。
[0029]图2为图1步骤S200中涉及的将各个测量点绘制到分析界面上的示意图。
[0030]图3为图1步骤S300中涉及的在分析界面上确定理论点的部分示意图。
[0031]图4为图1步骤S500中涉及的显示垂直距离值及方向指示标识的部分示意图。
[0032]图5为本发明提出的一种船体断面端口线形分析系统实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0033]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
[0034]请参阅图1，本实施例提出的一种船体断面端口线形分析方法，其包括以下步骤SlOO 至 S500。
[0035]S100、采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息。
[0036]S200、根据所述坐标信息，将各个实际测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上。
[0037]S300、在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点。
[0038]S400、计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值。
[0039]S500、控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
[0040]步骤SlOO中具体可以采用全站仪来采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息。
[0041]步骤S200请参阅图2，图2可以视作一个设计分析软件的界面，简称为分析界面，该分析界面中示出了球鼻艏(实施例以球鼻艏为例)的断面端口的设计模型。步骤S200中可根据用户在所述分析界面上输入的操作指令，将各个实际测量点绘制到该分析界面上(除了步骤SlOO外，以下步骤提到的测量点均指分析界面上示出的实际测量点)，并以“十”示出，“十”的中心表示一个测量点，由于本实施例中以球鼻艏断面端口有余量为例，因此可以看到大部分“十”的中心是偏离设计模型的(由于图2中球鼻艏的设计模型仅是模型图，其大小与实际上的球鼻艏的大小相差巨大，因而从图2中用肉眼上看起来可能偏离得不多，但按实际比例来算，部分可能已经偏差了十几毫米至几十毫米)。
[0042]步骤S200中还可输出各个测量点的编号，如图2所示，图2中以“□”里面加数字的方式输出了各个测量点的编号以便区分，由图2可以看出一共有41个测量点，然而这些测量点的编号并不一定需要按顺序排列，只需要能够区分各个测量点即可。
[0043]步骤S300请参阅图3，图3中在球鼻艏的设计模型上确定出与各个测量点对应的理论点(图3中理论点以实心黑点示出)。
[0044]同理，步骤S300还可输出各个理论点的编号，图3中未加“□”的数字为理论点的编号，这些理论点的编号同样不一定需要按顺序排列，基至可以跟对应的测量点的编号不对应(例如图3中数字编号为31的测量点对应的理论点的编号为9而不是31)。
[0045]步骤S300具体包括:根据用户在所述分析界面上输入的选择指令，在所述设计模型上确定各个测量点对应的理论点。在具体实现上，当确定一个测量点的理论点时，可以由用户通过鼠标光标在设计模型上距离该测量点较近的地方选定一个点作为理论点，理论点的位置不需要与测量点的位置完全相同，只要与测量点的偏差不过要大即可，这是完全可控的。例如图3中在用户选定一个理论点时，会显示该理论点的坐标以及该理论点至与其对应(最近)的测量点的偏差，例如假设用户为测量点31选定的理论点是理论点9，图3中示出了理论点 9 的三维坐标为 X = 66703, Y = 2111，Z = 698，即(66703，2111，698)，(注意图2中显示理论点9的三维坐标值的方框右下角有一个数字“9”，该数字“9”用来表示该三维坐标值属于理论点9的三维坐标值，)其与测量点11的轴向偏差为(-34，19，-4)，根据显示出的轴向偏差完全可以确定一个离测量点较近的理论点，以提高精确度。
[0046]步骤S400中计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值，具体的，如果设计模型上可选的各个理论点都在一个平面上，那么相对于一个测量点而言，无论用户将理论点选在哪个位置，从该测量点到理论点所在的平面都是相等的(实际也即同一平面)。但由于设计模型上各个理论点通常都不可能在同一平面上，而是在曲面上，而设计模型上的曲面实际上是由许多个小的模型平面构成的，因此每个理论点都可找到自己所处的那个模型平面，因此在步骤S400中可以计算各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值。
[0047]步骤S500请参阅图4，在图4中，以计算测量点31到理论点9所在的模型平面的垂直距离值为例，计算得到的垂直距离值为XYZ = 5，该垂直距离值显示在测量点31和理论点9附近。同时还显示了测量点31至理论点9所处的模型平面的垂足的方向指示标识，图4中该方向指示标识具体为指示箭头，以指示箭头进行指示是比较直观的一种方案，这样用户在对端口线形进行修正控制时可以根据指示箭头的方向进行修正，具体的修正值为所述垂直距离值(以垂直距离值为XYZ = 5mm为例，即按箭头方向修正5mm即可)。步骤S500中还可更进一步的控制显示垂直距离值投影到各个三维坐标平面或三维坐标轴上的投影值的功能，并同时控制显示投影值的方向指示标识(例如XOY = 12，YOZ = 8,DY = 15等表达方式)，使得该功能可以更好地与实际施工条件相结合。
[0048]本实施例提出的一种船体断面端口线形分析方法，其通过将各个测量点绘制在分析界面相应的坐标位置上，并确定各个理论点，然后计算分析界面上测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值，并控制显示所述垂直距离值，同时还控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识，因此用户可以根据显示的垂直距离值很直观地看出测量点的偏差值，并可以根据方向指示标识很直观地看出测量点的偏差方向，因而省去了后期人工处理，提高了效率；在进行修正控制时，可以沿方向指示标识指示的方向，按所述垂直距离值进行修正控制。因此，本实施例不需要考虑端口余量或补偿量的问题，即使在采集测量点时直接在端口边缘上进行采集，最终都可得到正确的偏差量和偏差方向；而且本实施例也无论采集的测量点是否属于无结构约束处的板材线形上的点，同样均可得到正确的偏差量和偏差方向。
[0049]同时，本发明还提出了一种船体断面端口线形控制方法实施例，其根据以上船体断面端口线形分析方法实施例中控制显示的垂直距离值和方向指示标识，沿所述方向指示标识指示的方向，按所述垂直距离值进行修正控制。本实施例的船体断面端口线形控制方法无论是在端口有余量或补偿量的情况下，还是在采集的测量点属于无结构约束处的板材线形上的点的情况下均可实现相对准确的修正控制。
[0050]此外，本发明还相应提出一种船体断面端口线形分析系统实施例，请参阅图5，其包括:
[0051]三维测量仪10:用于采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息；
[0052]绘制显示模块20:用于根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上；
[0053]理论点确定模块30:用于在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点；
[0054]距离计算模块40:用于计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值；
[0055]绘制显示模块20还用于控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
[0056]本实施例中与上述船体断面端口线形分析方法中步骤SlOO至S500对应，因此其同样具备上述船体断面端口线形分析方法中步骤SlOO至S500所能实现的有益效果。
[0057]本实施例中，所述绘制显示模块20还用于输出各个测量点的编号；所述理论点确定模块30还用于输出各个理论点的编号。所述三维测量仪10具体为全站仪、经纬仪或三维扫描仪。
[0058]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如船体结构偏差、端口长短尺的控制与分析。这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种船体断面端口线形分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息； 根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上； 在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点； 计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值； 控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
2.根据权利要求1所述的船体断面端口线形分析方法，其特征在于，所述将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上的步骤还包括: 输出各个测量点的编号； 在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点的步骤还包括: 输出各个理论点的编号。
3.根据权利要求1所述的船体断面端口线形分析方法，其特征在于，所述方向指示标识具体为指示箭头。
4.根据权利要求1所述的船体断面端口线形分析方法，其特征在于，在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论点的步骤包括: 根据用户在所述分析界面上输入的选择指令，在所述设计模型上确定各个测量点对应的理论点。
5.一种船体断面端口线形控制方法，其特征在于，根据权利要求1至4任一项所述的船体断面端口线形分析方法中控制显示的垂直距离值和方向指示标识，沿所述方向指示标识指示的方向，按所述垂直距离值进行修正控制。
6.一种船体断面端口线形分析系统，其特征在于，包括: 三维测量仪:用于采集船体断面端口线形上各个测量点的坐标信息； 绘制显示模块:用于根据所述坐标信息，将各个测量点绘制到分析界面上对应的坐标位置上； 理论点确定模块:用于在所述分析界面的设计模型上确定与各个测量点对应的理论占.距离计算模块:用于计算所述分析界面中各个测量点到对应的理论点所在的模型平面的垂直距离值； 所述绘制显示模块还用于控制显示所述垂直距离值，同时控制显示从各个测量点到对应的模型平面的垂足的方向指示标识。
7.如权利要求6所述的船体断面端口线形分析系统，其特征在于，所述绘制显示模块还用于输出各个测量点的编号；所述理论点确定模块还用于输出各个理论点的编号。
8.如权利要求7所述的船体断面端口线形分析系统，其特征在于，所述三维测量仪具体为全站仪。
【文档编号】B63B9/06GK104443261SQ201410677089
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】沈惠星, 韦林毅, 韦超, 罗玖强 申请人:中船黄埔文冲船舶有限公司