一种用于船舶现校管测量的方法与流程

本发明涉及测量的
技术领域：
，具体地说是一种用于船舶现校管测量的方法,尤其涉及采用3d扫描技术的测量方法。
背景技术：
：船舶在分段，总段合拢及管系和设备连接时，连接的管系需要现场采用合适的短管进行连接，这些需要连接的管系为现场校对管。由于积累误差，往往实际建造中在分段，总段合拢及管系和设备连接时与原设计管子图纸无法匹配，现阶段国内船厂在处理合拢连接问题上通常常规的现校管制造方法为：应用传统的现校管加工工艺，对待现校管进行打样和法兰匹配，并用角铁将匹配法兰点焊定位，以此作为现校管加工的尺寸模型件，再下船按模型件加工管子；或预先按设计图加工管子再上船对所加工的管子现场修割、点焊，下船完成管子焊接。通过以上几个繁重、复杂的过程，才能保证现校管的制作无偏差。目前也有部分大型船厂应用拉线传感技术对现校管实施现场测量，方法是通过拉线传感获得现校管的空间长度数据。此方法相对于上述现场制作模型件和现场修割预制管的制作方法，确实达到了降低材料损耗和人力资源的浪费，改进了传统的现校管制作方式。但由于测量设备体积过大、过重，及船舶在建造过程中，特别是在机舱、设备舱、管道等场所中，管子的布置均比较密集和错综复杂，所以在应用拉线传感技术时往往会发生由于管子密集而导致测量设备无法安装，或由于所测量现校管中间存在障碍物而导致无法拉线不能完成测量，同时也无法完成由连接套管、对接管的拉线测量。类似这些原因而导致无法应用拉线传感技术进行测量的现校管数量约在总的现校管数量中占50%以上左右。这50%的现校管还是需要依靠传统的现场制作模型件或现场修割预制管，仍存在浪费人力和物力的现象。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种改进的用于船舶现校管测量的方法，通过设置特征点装置和标记点连接桥，大大提高现校管的测量率。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于船舶现校管测量的方法，其特征在于：测量方法的步骤如下:a、设置特征点装置，在现校管的两侧待连接的法兰面或者套管端面上，设置多个特征点装置，现校管两侧的法兰面或者套管端面上的特征点装置数量相同；b、两侧待合拢的法兰面或者套管端之间的空间用折叠标记杆连接，形成一个标记点的连接桥；c、运用激光3d扫描仪扫描两端的特征点装置以及中间的标记点连接桥，记录扫描后数据得到的数据，形成特征点和标记点的坐标位置信息，完成现校管测量。优选的，a步骤中，如果待连接的两端是法兰面，则在法兰面的螺孔上设置法兰特征点装置，法兰特征点装置包括底部的固定基座和设在固定基座上的t形结构的特征安装部，特征安装部的顶部为一个长腰型平台，长腰型平台上设有一组标记点；如果待连接的两端是套管，则在套管的管壁上设置套管特征点装置，套管特征点装置包括一个嵌入块和与嵌入块配套的螺栓，嵌入块呈凹字型结构，嵌入块上设有一组标记点。进一步，长腰型平台上的一组标记点为三个等距离排成一直线的反光标记点，便于扫描仪进行扫描；嵌入块的两侧设有与螺栓配合的螺纹孔，嵌入块的两侧顶部和凹字型的内凹底面分别设有一个反光标记点，三个翻个标记点等距离设置，便于扫描仪进行扫描。进一步，b步骤中，如果两侧待合拢的是法兰面，两侧法兰面上的法兰特征点装置相向进行安装，法兰特征点装置的固定基座与法兰面的密封面贴合，法兰特征点装置通过固定螺栓和双锥体定心固定螺帽锁紧于螺孔中，使得法兰特征点装置固定于螺孔中心位置。b步骤中，如果两侧待合拢的是套管，两侧套管上的套管特征点装置相向进行安装，套管特征点装置设有凹字型嵌入块和与之配套的螺栓，凹字型嵌入块的侧壁与套管的管壁贴合，然后通过螺栓进行固定。更进一步，b步骤中，至少五根以上折叠标记杆首尾相连形成连接桥，折叠标记杆的两端设有圆盘状的旋转关节和挂钩，使得折叠标记杆之间可以首尾相连，连接桥两端的折叠标记杆可以挂靠在法兰面的螺孔或者套管的套管特征点装置上，折叠标记杆的两个侧面分别设有凹槽面，凹槽面内设有反光标记点。相对于现有技术，本发明的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：1、本发明所述的改进方案，在现校管的两侧待连接的法兰面或者套管端面上，设置特征点装置，适用于法兰连接、套管连接、螺纹连接、对接连接的现校管测量；同时也适用于狭小舱室及所测空间存在障碍物的现校管测量；2、本发明的技术方案的中，现校管的两侧待连接的法兰面或者套管端面上，设置多个特征点装置，依据三点共圆定理，分别得到五个圆的圆心空间坐标，取圆心空间坐标的平均值，有效避免了由于管子及法兰的圆度误差产生测量时的同心度误差，提高测量精度；3、本发明设定了在两端待测法兰或套管中间空间用折叠标记杆连接，改变了原扫描时需要依靠粘贴大量的标记点，可以减少测量人员在施工现场测量的辅助时间，提高单根管子的测量效率；4、本发明应用激光3d扫描的现校管测量系统针对现校管进行精准测量，改变原有的制作工艺，以达到节约材料、减少工时、提高精度、降低能耗等目的。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的法兰特征点装置结构示意图。图3为本发明的长腰型平台的结构示意图。图4为本发明的套管特征点装置的分散结构示意图。图5为图4的俯视图。附图标记：1法兰面a、2法兰面b、3特征点装置、43d扫描仪、5折叠标记杆、6标记点；31法兰特征点装置、311固定基座、312特征安装部、313长腰型平台；32套管特征点装置、321凹字型嵌入块、322螺栓。具体实施方式下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种用于船舶现校管测量的方法，具体参见图1，其与现有技术的区别在于：测量方法的步骤如下:a、设置特征点装置，在现校管的两侧待连接的法兰面或者套管端面上，设置多个特征点装置，现校管两侧的法兰面或者套管端面上的特征点装置数量相同；b、两侧待合拢的法兰面或者套管端之间的空间用折叠标记杆连接，形成一个标记点的连接桥；c、运用激光3d扫描仪扫描两端的特征点装置以及中间的标记点连接桥，记录扫描后数据得到的数据，形成特征点和标记点的坐标位置信息，完成现校管测量。具体来说，a、本发明设定有八个特征点，特征点分别位于现校管的两侧待连接的法兰面或套管端面上，将特征点装置安装于待连接的法兰螺孔或夹持在套管管壁或管壁上，每一端上固定安装四个特征点装置，依据三点共圆定理，分别得到五个圆的圆心空间坐标，取圆心空间坐标的平均值，有效避免了由于管子及法兰的圆度误差产生测量时的同心度误差，提高测量精度；b、合拢管为法兰连接时，安装时特征点朝向为待测两端相向安装，特征点凹槽面平台的底部基准面与法兰的密封面部分贴合，特征点装置的固定螺杆穿过法兰螺孔，在法兰另一侧用双锥体定心固定螺帽旋紧，依靠锥体定心保证特征点在固定在螺孔中心位置；合拢管为套管连接时，安装套管特征点装置时特征点朝向为待测两端相向安装，使凹字型内侧的其中一面紧贴管子的外壁或内壁（全部紧贴管子的外壁或全部紧贴管子的内壁），另一侧用碟形螺栓旋紧固定在管壁上；c、待测两端待合拢中间的空间用折叠标记杆挂靠在两端法兰的任意螺孔或套管特征点装置上，形成一个标记点的连接桥；d、应用激光3d扫描仪扫描两端的法兰或套管及中间标记点的连接桥，生成点云数据，然后依据特征点的坐标位置信息，生成管子加工图。本发明适用于法兰连接、套管连接、螺纹连接、对接连接的现校管测量；同时也适用于狭小舱室及所测空间存在障碍物的现校管测量。第一个实施例中，待连接的两端是法兰面，则在每侧的法兰面的螺孔上分别设置4个法兰特征点装置，法兰特征点装置包括底部的固定基座和设在固定基座上的t形结构的特征安装部，特征安装部的顶部为一个长腰型平台，长腰型平台上设有一组标记点，长腰型平台上的一组标记点为三个等距离排成一直线的反光标记点，便于扫描仪进行扫描。具体来说，4个法兰特征点装置分散设置在法兰面上，一侧的法兰面上，四个法兰特征点装置均匀分散在法兰面的同一圆周上，另一侧的法兰面上，四个法兰特征点装置设置在法兰面的不同圆周上，同时，相邻之间的法兰特征点装置的距离不同，这样能进一步避免同心度误差。然后，两侧法兰面上的法兰特征点装置相向进行安装，法兰特征点装置的固定基座与法兰面的密封面贴合，法兰特征点装置通过固定螺栓和双锥体定心固定螺帽锁紧于螺孔中，使得法兰特征点装置固定于螺孔中心位置。接着采用五根折叠标记杆首尾相连形成连接桥，，改变了常规扫描测量中现场需要粘贴大量标记点的方法，提高扫描测量效率及适应各种环境的扫描测量。折叠标记杆的两端设有圆盘状的旋转关节和挂钩，使得折叠标记杆之间可以首尾相连，连接桥两端的折叠标记杆可以挂靠在法兰面的螺孔或者套管的套管特征点装置上，折叠标记杆的两个侧面分别设有凹槽面，凹槽面内设有反光标记点。折叠标记板两侧的凹槽面为三角形凹槽，这里的三角形凹槽的槽底为夹角呈65度，反光标记点设置在槽底，这个角度有利于扫描仪扫描识别。进一步，这里的折叠标记杆采用三角形截面的折叠标记杆，凹槽设置在其中两个侧面上，这样便于扫描，提升扫描的精度。第二个实施例中，应用于套管的连接管，首先，在每一侧的套管的管壁上设置5个分散的套管特征点装置，两侧套管上的套管特征点装置相向进行安装，套管特征点装置设有凹字型嵌入块和与之配套的螺栓，凹字型嵌入块的侧壁与套管的管壁贴合，然后通过螺栓进行固定。套管特征点装置包括一个嵌入块和与嵌入块配套的螺栓，嵌入块呈凹字型结构，嵌入块上设有一组标记点。具体来说，这里螺栓采用碟形螺栓，其螺栓的螺纹端部用柔性材料制成，便于安装。这里，嵌入块的两侧设有与螺栓配合的螺纹孔，嵌入块的两侧顶部和凹字型的内凹底面分别设有一个反光标记点，三个翻个标记点等距离设置，便于扫描仪进行扫描。所述的凹字型的内凹槽宽度与凹字型两侧侧壁的宽度相同，从顶面俯视，三个标记点设置在同一直线上。接着，8根折叠标记杆首尾相连形成连接桥，折叠标记杆的两端设有圆盘状的旋转关节和挂钩，使得折叠标记杆之间可以首尾相连，连接桥两端的折叠标记杆可以挂靠在法兰面的螺孔或者套管的套管特征点装置上，折叠标记杆的两个侧面分别设有凹槽面，方形凹槽面内设有反光标记点。第三个实施例中，采用的3d扫描仪为国产x-5手持式扫描仪，扫描范围300x250mm，扫描仪重量1.2kg，系统测量精度1mm,工作温度-10~40°,系统测量中心长度300~2600mm（可拓展），测量管径d40~d700（可拓展），系统执行测量空间范围2000mmx1200mmx1200mm。实验对象：管子外径ф219mm，,法兰外径分别为ф340mm，3d扫描点云部分数据格式如下：标记点中心_x标记点中心_y标记点中心_z向量_x向量_y向量_z66.16604-76.8093-23.01430.3764860.0460910.92527543.642762.95957-16.1230.3567240.0385580.933414163.710925.48111-56.18240.366934-0.017220.930087-72.4532111.704928.592990.3932540.0317110.918883所述的专用的现校管法兰特征点装置，装置为t形结构，t形顶部为长圆形台，顶端平面上特征点是一组有规律分布的标记点，为三个等距离排成一直线的反光标记点组成，长圆形台的底面是一个基准面，基准面的中心带有固定螺杆，配合双锥体定心固定螺帽组成，用于法兰连接的现校管的扫描测量。系统软件从中在一定范围内寻找出在同一空间平面组成直线的中间特征点，结合系统标准连接件数据库，自动生成所测现校管的管子模型及加工图。这里的软件是现有技术，这里就不再赘述其工作原理了，同时软件部分也不是本发明需要保护的内容。实验后得出经基于3d扫描技术的现校管测量系统测量的管子，经检验达到精准安装的精度要求，与其它较先进的拉线测量现校管方式的测量相比：精度更高、效率提高30%以上提高，测量覆盖率达到95%。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页12