CN103673883A - 用于船舶管系法兰中心位置的测量工装及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于船舶管系法兰中心位置的测量工装及测量方法，包括：呈倒圆台形的本体，该本体的底部端面贴有反射贴片，该反射贴片的中心与本体中心重合，该本体的侧面标有刻度。本发明利用全站仪三维测量技术准确测量管系中心点安装位置的方法，实现管系安装测量数据与船体结构测量数据的相关关联，从而实现提高舾装管系安装精度的目的。

Description

用于船舶管系法兰中心位置的测量工装及测量方法

技术领域

本发明属于船舶建造中管系安装技术领域，特别涉及一种用于船舶管系法兰中心位置的测量工装及测量方法。

背景技术

船舶管系的制造、安装工作约占全船生产消耗工时的25％左右，是影响船舶建造周期、生产效率等重要指标的核心要素之一。目前在船体建造精度得到有效控制的基础上，船舶管系等的安装精度问题日益凸显。由于船舶舾装中超过90％的管系对接采用法兰连接方式，作为定位基准的管系法兰端面圆心位置难以准确测量，管系制造、安装过程中，为考虑对接需要，还需对管系法兰的安装角度和端面垂直度等进行准确控制，导致测量难度较大，现有的传统测量方法无法满足生产需要。同时现有的管系精度测量方法独立于船体结构本体精度测量之外，使得管系安装偏差问题频发，现场返工及合拢管使用现象普遍，极大的影响了船舶建造的生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种用于船舶管系法兰中心位置的测量工装及测量方法，实现船舶管系端面中心位置的精确确定的同时，也实现管系连接件法兰的安装角度、垂直度数据的精确测量，保证管系对接精度，实现管系测量数据与船体结构的精度测量数据相互关联，控制对接精度，消除误差问题。

由于船舶舾装中超过90％的管系对接采用法兰连接方式，而法兰接头均为标准件制造，将工装塞入法兰的螺栓孔内，通过全站仪三维测量技术的运用，对工装表面的反射贴片中心进行测量。在船体三维测量模型中，构建管系法兰端面的实测模型。通过法兰端面内任意三点求圆心的方法，计算出管系中心点实际位置。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种用于船舶管系法兰中心位置的测量工装，特点在于其构成包括：呈倒圆台形的本体，该本体的底部端面贴有反射贴片，该反射贴片的中心与本体中心重合，该本体的侧面标有刻度。

所述本体的底部端面的直径为10mm，顶部端面的直径为50mm。

利用所述的测量工装测量船舶管系法兰中心位置的一方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

①选择待测管系法兰上不在一直线上的任意三个螺栓孔，将三个权利要求1所述的测量工装分别塞入螺栓孔中,直接读出所述的测量工装的中心点与法兰端面实际中心点间的平行偏移值a；

②利用对所述的三个螺栓孔的中心点进行三维测量，分别为A(x₁,y₁)、B(x₂,y₂)、C(x₃,y₃)；

③计算法兰端面中心点坐标O(x,y)，公式如下：

$x=\frac{{x_1}^2-{x_2}^2+{y_1}^2-{y_2}^2-2(y_1-y_2)*y}{2(x_1-x_2)}$

$y=\frac{{x_2}^2-{x_3}^2+{y_2}^2-{y_3}^2-2(x_2-x_3)*x}{2(y_2-y_3)}$

由于设计部门出具的舾装件安装图纸中舾装件位置均为相对坐标，舾装件的安装也都是依附在船体结构上，所以在测量法兰端面数据的同时，还需对管系周边的船体结构点进行三维测量，将管系法兰中心点数据、分段基准点和强结构交点的三维坐标一起列入分析中。通过三维分析软件（沪东中华自主研发的《船体三维精度分析软件》），建立绝对坐标系，将现场取样的实测坐标数据统一匹配到船体理论坐标系中，实现两组测量数据的相关关联，通过软件中显示的分析误差指导现场管系定位修正作业。

与现有技术相比，本发明的技术效果是

(1)实现管系定位尺寸的精确测量，并按照船体结构的对接要求，对舾装管系的安装误差进行调整，提高舾装管系安装定位精度水平。

(2)利用全站仪三维测量技术准确测量管系中心点安装位置的方法，实现管系安装测量数据与船体结构测量数据的相关关联，从而实现提高舾装管系安装精度的目的。

附图说明

图1是本发明用于船舶管系法兰中心位置的测量工装的结构示意图。

图2是本发明中法兰端面圆心测量方法示意图；

图3是本发明中法兰端面中心点偏移测量方法示意图；

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参阅图1，图1是本发明用于船舶管系法兰中心位置的测量工装的结构示意图，，如图所示，由于现有的船舶管系法兰有较多规格，法兰螺栓孔直径多在10～50mm之间。为考虑工装的通用性，将工装设计为圆台形结构，可以根据法兰螺栓孔的实际大小，调整工装插入量；工装端面贴有反射贴片，贴片中心位置与工装实际中心位置重合；工装圆台侧面标有刻度，可以直接读出工装测量的中心点与法兰端面实际中心点间的平行偏移值a（参见图3）。

使用全站仪对任意不在一条直线上的三个螺栓孔中心点进行测量（A、B、C点），由法兰端面为平面建立任意两维坐标系，可以按照平面上已知三点求圆心的方法，计算出法兰中心点的圆心位置（参见图2）。测量点分别为A(x₁,y₁)、B(x₂,y₂)、C(x₃,y₃)。

可计算出法兰端面中心点坐标为：O(x,y)；

计算公式为：

$x=\frac{{x_1}^2-{x_2}^2+{y_1}^2-{y_2}^2-2(y_1-y_2)*y}{2(x_1-x_2)}$

$y=\frac{{x_2}^2-{x_3}^2+{y_2}^2-{y_3}^2-2(x_2-x_3)*x}{2(y_2-y_3)}$

通过工装计算得到法兰面中心点数据，与理论法兰面之间存在法向的偏差值a，参见图3。法兰面中心点数据将在船体坐标系中应扣除法向偏差的a值。分析过程中，如实测的法兰中心点数据与理论法兰中心点的数据仅存在法向偏差a，则判定法兰安装位置准确；如还存在其它方向的偏差值，则判定法兰安装位置不准确，需将偏差修正到法向偏差值a。

计算出法兰端面中心坐标数据后，使用全站仪对管系周边的船体强结构点进行三维测量，将管系法兰中心点数据、分段基准点和强结构交点的三维坐标一起列入分析中。通过三维分析软件（沪东中华自主研发的《船体三维精度分析软件》），建立绝对坐标系，将现场取样的实测坐标数据统一匹配到船体理论坐标系中，实现两组测量数据的相关关联，通过软件中显示的分析误差指导现场管系定位修正作业。

Claims (3)

1.一种用于船舶管系法兰中心位置的测量工装，特征在于其构成包括：呈倒圆台形的本体，该本体的底部端面贴有反射贴片，该反射贴片的中心与本体中心重合，该本体的侧面标有刻度。 

2.根据权利要求1所述的用于船舶管系法兰中心位置的测量工装，其特征在于，所述本体的底部端面的直径为10mm，顶部端面的直径为50mm。 

3.利用权利要求1所述的测量工装测量船舶管系法兰中心位置的一方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 

①选择待测管系法兰上不在一直线上的任意三个螺栓孔，将三个权利要求1所述的测量工装分别塞入螺栓孔中,直接读出所述的测量工装的中心点与法兰端面实际中心点间的平行偏移值a； 

②利用对所述的三个螺栓孔的中心点进行三维测量，分别为A(x₁,y₁)、B(x₂,y₂)、C(x₃,y₃)； 

③计算法兰端面中心点坐标O(x,y)，公式如下： 

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