专利名称：艇体三维型值的测量装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置及其测量方法，尤其是涉及一种艇体三维型值的测量装置及其方法。
背景技术：
目前，在造船领域，往往只对船体的主尺度进行测量校验，对于大型、复杂的三维艇体的测量工作一般也鲜有进行，并且现有的一些测量技术，需要使用大量繁杂的测量定位工装来进行测量，测量效率低，工作量大，测量的数据量有限，可操作性不强，缺乏简单高效的测量方法及装置。
发明内容
本申请人针对上述的问题，进行了研究改进，提供一种简单高效的测量艇体三维型值的装置及其方法，满足艇体型值测量的技术要求，可操作性强，测量效率高，测量数据全面反映艇体三维型值，为艇体建造质量的检验、施工改进以及操纵面等艇外设备的安装提供了数据基础。为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案
一种艇体三维型值测量装置，包括框架，所述框架由四根L型立杆通过横杆连接构成，所述框架的截面呈“口 ”字型，所述框架的下端设有移动轮；工作平台可升降安装在所述框架内，所述工作平台连接升降机构，调节支架安装在所述工作平台上，测量部件连接所述调节支架；所述测量部件包括旋转盘体，所述旋转盘体的中央设有激光射线发射装置，所述激光射线发射装置的两侧分别设有激光测距装置，所述激光测距装置通过转动球机构及滑块调节机构安装在所述旋转盘体上，所述激光测距装置上设有水平仪；所述测量部件前侧的所述框架的两根杆上分别设有定位标尺。进一步的
所述调节支架包括支盘，所述支盘下铰接有三个伸缩支杆，所述三个伸缩支杆的下端分别铰接磁性支座；所述支盘上设有高度微调机构，所述支盘的顶面上设有水平仪。所述工作平台的四角分别设有滚轮，所述滚轮与所述L型立杆滚动接触。所述升降机构由升降油缸及剪叉式升降机构组成。一种艇体三维型值的测量方法，包括下列步骤
A、在艇体中纵剖面处的下端固定设置一参考平板，艇体三维型值的测量装置放置在艇体的左舷，调整测量部件至工作状态；
B、工作平台升降至合适高度，使测量部件的激光射线发射装置与激光测距装置的激光发射口对准下端参考平板，调整激光射线发射装置及激光测距装置至水平位置，以激光射线发射装置投射在参考平板上的水平激光线为基准，调整设置在激光射线发射装置两侧的激光测距装置，使激光测距装置投射的测距激光点与所述水平激光线重合；
C、对激光测距装置与艇体下端参考平板距离进行多次测量，记录激光测距装置与参考
4平板之间的距离测量值Itl,并记录下此时激光射线发射装置投射的水平激光线在左右两个定位标尺上的位置坐标、；
D、启动升降机构，上升工作平台至合适高度，并通过调节支架及调节支架的高度微调机构调整测量部件的高度，观察激光射线发射装置投射的水平激光线在左右两个定位标尺的位置坐标Z1，使得激光射线发射装置上升高度为设定的固定高度Δ h，并记录激光测距装置测定的距离测量值I1 ；同理操作，每次上升同样的高度Δ h，在第i+Ι次进行距离测量时，记录激光射线发射装置的水平激光线投射在左右两个定位标尺上的位置坐标Zi，记录激光测距装置测定的距离测量值Ii;依次完成艇体型值点(1，2，3，……，i，……，η)与激光测距装置之间的距离值(I1, 12，13，……,Ii,……，In)的测量，测量数据取左右两个激光测距装置的测量值的平均值；
Ε、距离值Itl与激光测距装置在各型值点测量值Ii的差值即为型值点对应的半宽值测量完成左舷每一站位上的型值点后，通过激光射线发射装置发射的垂直激光线在参考平板上标记测量站位的位置；
F、沿纵向移动艇体三维型值测量装置一定距离，同理按照步骤B、C、D、E操作，对各站位进行测量；
G、移动艇体三维型值测量装置至艇体的右舷，对步聚E的垂直激光标记处对应站位进行测量；左右舷各站位的半宽值测量完成后，即可得到整个艇体的型值。本发明的技术效果在于
1、本发明的测量装置及测量方法，结构简单，可操作性强，测量精度好，可用于大型、复杂等艇体型值的测量，适应性广，一到两个人就可执行测量任务，测量效率高，测量数据全面反映艇体三维型值，为艇体建造质量的检验、施工改进以及操纵面等艇外设备的安装提供了数据基础。2、采用水平激光线与左右定位标尺进行高度定位，可用左右激光投影读数相互校验，保证高度定位的准确性；同时左右两侧两个激光测距装置可同时进行距离测量，这样两组数据可以相互进行校验，确保测量准确。3、采用多种高度位置调节方法，操作灵活方便，适用不同的需求，升降机构可实现快速升降，调节支架可实现手动升降与水平度调节，高度微调机构可实现高度位置微调。4、截面呈“口”字形框架作为测量平台支撑框架，可保证测量平台的稳定性与安全性，减少外部干扰，同时测量装置可移动，保证测量的灵活性、机动性，提高测量工作效率。
图1为艇体三维型值测量装置的主视图。图2为图1的左视图。图3为图1的俯视图。图4为测量部件及调节支架的主视图。图5为图4的左视图。图6为图4的俯视图。图7为艇体型值测量原理图。图8为俯视状态的艇体型值测量原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。如图广6所示，艇体三维型值测量装置100包括框架1，框架1由四根L型立杆101通过横杆102连接构成，框架1的截面呈“口 ”字型，框架1的下端设有移动轮5，通过移动轮5来移动整个装置并改变测量位置。工作平台4的四角分别设有滚轮6，滚轮6与L型立杆101滚动接触，工作平台4可在框架1内升降。工作平台4连接升降机构200，升降机构200由升降油缸7及剪叉式升降机构2组成，剪叉式升降机构2由多根连杆201铰接构成，工作平台4由剪叉式升降机构2支撑，通过升降油缸7实现工作平台4的上下位置移动，滚轮6限定工作平台4在L型材中上下运动，通过滚轮6对工作平台4起稳定限位作用。调节支架300安装在工作平台4上，调节支架300包括支盘17，支盘17下铰接有三个伸缩支杆16，三个伸缩支杆16的下端分别铰接磁性支座15，支盘17上设有高度微调机构20，在本实施例中，高度微调机构20利用齿轮齿条机构来实现高度的微调。支盘17的顶面上设有水平仪1701，使用时，调节支架300的磁性支座15通过其具有的磁性吸附在工作平台4上，通过调节伸缩支杆16的长度来手工调整测量部件400的高度以及水平度，由水平仪1701来反映测量部件400的总体水平度，并用高度微调机构20来对测量部件400的高度进行微调。测量部件400安装在调节支架300的高度微调机构20上，测量部件400包括旋转盘体23，旋转盘体23安装在高度微调机构20上，可在高度微调机构20作转动，旋转盘体23的中央设有激光射线发射装置9，激光射线发射装置的两侧分别设有激光测距装置10，激光测距装置10通过转动球机构12及滑块调节机构11安装在旋转盘体23上，激光测距装置10安装在滑块调节机构11上，滑块调节机构11通过滑块可以上下移动，并可通过其上的锁紧旋钮13进行固定，调节滑块调节机构11可实现激光测距装置10上下高度位置的改变；滑块调节机构11安装在转动球机构12上，转动球机构12包括一垂直于旋转盘体23的圆柱及安装在圆柱上端槽中的可旋转小球，转动球机构12内的球与圆柱可独立旋转，转动球机构12可以对激光测距装置10作围绕垂直于旋转盘体23轴线的角度调整及围绕平行于旋转盘体23轴线的角度调整，调整好后，用锁紧旋钮13锁紧转动球机构12及滑块调节机构11，在本实施例中，转动球机构12及滑块调节机构11均按现有技术设计制造；通过转动旋转盘体23，激光射线发射装置9及左右两侧激光测距装置10可以整体转动，激光测距装置10上设有水平仪22，水平仪22用来调整激光测距装置10的水平度。测量部件400前侧的框架1的两根立杆101上分别设有定位标尺3，定位标尺3用于标定测量部件400的激光射线发射装置9及激光测距装置10的高度。下面结合图7、图8具体说明测量过程及方法A、测量前测量装置调整与准备工作
1)在艇体M中纵剖面的下端固定设置一参考平板25 (参考平板25的测量面必须要比较光滑)，并且须保证参考平板25测量面与艇体M的中纵剖面重合，测量面朝向需测量的一舷。移动艇体三维型值测量装置100至艇体左舷测量站位附近，并且保持艇体三维型值测量装置100距艇体M —定距离。2)启动升降机构200，升起工作平台4至合适高度，使得测量部件400上的激光射线发射装置9与激光测距装置10的激光发射口对准下端参考平板25。
3)为了调整测量部件为水平，移动磁性支座15的位置，调整伸缩支杆16的长度，同时观察支盘17上的水平仪1701，使支盘17在水平位置；开启激光射线发射装置9，按动按钮14，从激光发射口 18发射水平激光线及垂直激光线，转动旋转盘体23使得激光发射口 18正对着参考平板25上，这时垂直激光线投射到参考平板25上，旋转高度微调装置20的手柄，同时使得水平激光线投射到参考平板25上(这时垂直激光线与水平激光线在参考平板25上构成十字交叉)，水平激光线同时投射到左右两定位标尺3上，观察左右两定位标尺3上的激光位置坐标，当激光射线发射装置9投射在左右两定位标尺3激光的位置坐标一样时，说明测量部件400水平调整完成，可以进入测量状态，最后锁紧调节支架300上的锁紧机构，使调节支架300处于锁定状态。4)开启激光测距装置10，按动按钮21，旋转转动球机构12，同时观察激光测距装置10上的水平仪22，调整观察激光测距装置10为水平，同时调整观察激光测距装置10角度，保证发射的测距激光近似与参考平板25垂直，通过锁紧旋钮13固定转动球机构12 ；调整滑块调节机构11使激光测距装置10移动至合适高度，使得激光测距装置10发射的测距激光点与激光射线发射装置9投射到参考平板25上的水平激光线重合。微旋转左侧的转动球机构12的圆柱，由左侧激光测距装置10测出距离，记录数据，在距离测量值最小的地方，停止旋转转动球机构12的圆柱。同理，调整右侧的转动球机构12的圆柱，由右侧的激光测距装置10测出距离，在距离测量值最小的地方，停止旋转转动球机构12的圆柱；对左右两侧激光测距装置10测定的距离最小测量值进行对比，当两者测量值相差较大时，重新调整测量部件400的旋转盘体23，重新调整左右激光测距装置10的角度，直到两个激光测距装置10测量的最小距离相等为止。B、工作平台4升降至合适高度，使得测量部件400上的激光射线发射装置9与激光测距装置10的激光发射口对准下端参考平板，调整激光射线发射装置9及激光测距装置10至水平位置，以激光射线发射装置9投射在参考平板25上的水平激光线为基准，调整设置在激光射线发射装置9两侧的激光测距装置10，使激光测距装置10投射的测距激光点与水平激光线重合。C、对激光测距装置10与艇体下端参考平板25之间的距离进行多次测量，记录激光测距装置10与参考平板25之间的距离测量值Itl,同时记录下此时激光射线发射装置9投射的水平激光线在左右两个定位标尺3上的位置坐标%。D、启动升降机构200，上升工作平台4至合适高度，并通过调节支架300及调节支架300的高度微调机构20调整激光测距装置10及激光射线发射装置9的高度，观察激光射线发射装置9投射的水平激光线在左右两个定位标尺3的位置坐标Z1，使得激光射线发射装置9上升高度为设定的固定高度Δ h，记录激光测距装置10测定的激光测距装置10与参考平板25之间的距离测量值I1 ；同理操作，每次上升同样的高度Δ h，在第i+1次进行距离测量时，记录激光射线发射装置9的水平激光线投射在左右两个定位标尺3上的位置坐标Zi，记录激光测距装置10测定的激光测距装置10与参考平板25之间的距离测量值Ii,依次完成艇体型值点(1，2，3，……，i，……，η)与激光测距装置之间的距离值(I1, 12，13，……，Ii,……，In)的测量，测量数据取左右两个激光测距装置10的测量值的平均值。Ε、距离值Itl与激光测距装置10在各型值点测量值Ii的差值即为型值点对应的半宽值测量完成左舷每一站位上的型值点后，通过激光射线发射装置9发射的垂直激光线在参考平板上标记测量站位的位置；
F、沿纵向移动艇体三维型值测量装置100 —定距离，同理按照步骤B、C、D、E操作，对各站位进行测量。 G、移动艇体三维型值测量装置100至艇体M的右舷，对步聚E的垂直激光标记处对应站位进行测量，左右舷各站位的半宽值测量完成后，即可得到整个艇体的型值。
权利要求
1.一种艇体三维型值测量装置，其特征在于包括框架，所述框架由四根L型立杆通过横杆连接构成，所述框架的截面呈“口 ”字型，所述框架的下端设有移动轮；工作平台可升降安装在所述框架内，所述工作平台连接升降机构，调节支架安装在所述工作平台上，测量部件连接所述调节支架；所述测量部件包括旋转盘体，所述旋转盘体的中央设有激光射线发射装置，所述激光射线发射装置的两侧分别设有激光测距装置，所述激光测距装置通过转动球机构及滑块调节机构安装在所述旋转盘体上，所述激光测距装置上设有水平仪；所述测量部件前侧的所述框架的两根杆上分别设有定位标尺。
2.按照权利要求1所述的艇体三维型值测量装置，其特征在于所述调节支架包括支盘，所述支盘下铰接有三个伸缩支杆，所述三个伸缩支杆的下端分别铰接磁性支座；所述支盘上设有高度微调机构，所述支盘的顶面上设有水平仪。
3.按照权利要求1所述的艇体三维型值测量装置，其特征在于所述工作平台的四角分别设有滚轮，所述滚轮与所述L型立杆滚动接触。
4.按照权利要求1所述的艇体三维型值测量装置，其特征在于所述升降机构由升降油缸及剪叉式升降机构组成。
5.一种用权利要求1所述的艇体三维型值测量装置测量艇体三维型值的测量方法，其特征在于包括下列步骤A、在艇体中纵剖面处的下端固定设置一参考平板，艇体三维型值的测量装置放置在艇体的左舷，调整测量部件至工作状态；B、工作平台升降至合适高度，使测量部件的激光射线发射装置与激光测距装置的激光发射口对准下端参考平板，调整激光射线发射装置及激光测距装置至水平位置，以激光射线发射装置投射在参考平板上的水平激光线为基准，调整设置在激光射线发射装置两侧的激光测距装置，使激光测距装置投射的测距激光点与所述水平激光线重合；C、对激光测距装置与艇体下端参考平板距离进行多次测量，记录激光测距装置与参考平板之间的距离测量值Itl,并记录下此时激光射线发射装置投射的水平激光线在左右两个定位标尺上的位置坐标、；D、启动升降机构，上升工作平台至合适高度，并通过调节支架及调节支架的高度微调机构调整测量部件的高度，观察激光射线发射装置投射的水平激光线在左右两个定位标尺的位置坐标Z1，使得激光射线发射装置上升高度为设定的固定高度Δ h，并记录激光测距装置测定的距离测量值I1 ；同理操作，每次上升同样的高度Δ h，在第i+Ι次进行距离测量时，记录激光射线发射装置的水平激光线投射在左右两个定位标尺上的位置坐标Zi，记录激光测距装置测定的距离测量值Ii;依次完成艇体型值点(1，2，3，……，i，……，η)与激光测距装置之间的距离值(I1, 12，13，……,Ii,……，In)的测量，测量数据取左右两个激光测距装置的测量值的平均值；Ε、距离值Itl与激光测距装置在各型值点测量值Ii的差值即为型值点对应的半宽值测量完成左舷每一站位上的型值点后，通过激光射线发射装置发射的垂直激光线在参考平板上标记测量站位的位置；F、沿纵向移动艇体三维型值测量装置一定距离，同理按照步骤B、C、D、E操作，对各站位进行测量；G、移动艇体三维型值测量装置至艇体的右舷，对步聚E的垂直激光标记处对应站位进行测量；左右舷各站位的半宽值测量完成后，即可得到整个艇体的型值。
全文摘要
本发明涉及一种艇体三维型值测量装置及测量方法，在可升降的工作平台安装调节支架，测量部件连接所述调节支架；测量部件包括激光射线发射装置及两侧的激光测距装置；测量时，在艇体中纵剖面处的下端固定设置一参考平板，以激光射线发射装置的投射的水平激光线为基准，用激光测距装置测量艇体三维型值。本发明的测量装置及测量方法，结构简单，可操作性强，测量精度好，可用于大型、复杂等艇体型值的测量，适应性广，一到两个人就可执行测量任务，测量效率高，测量数据全面反映艇体三维型值，为艇体建造质量的检验、施工改进以及操纵面等艇外设备的安装提供了数据基础。
文档编号G01B11/24GK102564341SQ201110437828
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张爱锋, 彭亮斌, 肖淦昌 申请人:中国船舶重工集团公司第七○二研究所