CN112129221B - 一种分段合拢管预制测量方法 - Google Patents
一种分段合拢管预制测量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及造船工艺技术领域，公开了一种分段合拢管预制测量方法，其是在船体外对造好的船体分段测量其外部的基准点，并测量分段合拢口管端的特征点，对每个船体分段构建三维坐标系后得到基准点和特征点数据，最后分段合拢后只需再次测量这些基准点，并建立合拢后三维坐标系，通过基准点重合对应，即可将每个船体分段的特征点数据都换算为在合拢后三维坐标系的特征点数据，从而测量出所要合拢管的数据。本发明的分段合拢管预制测量方法不但可更轻松、便捷地得到造船中分段合拢管的制作数据，而且无需特殊测量装备和技术，无需增加额外费用，而且可提前展开合拢管的设计和制作，从而为缩短船坞使用期创造条件。
Description
技术领域
本发明涉及造船工艺技术领域，特别是涉及一种分段合拢管预制测量方法。
背景技术
在船舶建造过程中，船体需要分段建造，然后再进行分段合拢，分段之间需要通过合拢管进行连接，合拢管制作的传统方法是在现场进行现配制作，而现场现配制作的环境恶劣，功效低，劳动强度又高，对工人技能要求也高，十分不便。
近年行业内陆续出现有改进技术，就是先进行所需合拢管的数据测量，再另外进行合拢管制作，例如在合拢口现场进行测量，然后根据测量数据在车间制作合拢管，再上船安装，其中现有的测量方法包括拉绳测量、摄影测量等，这些技术相比传统方法在一定程度上均可提升合拢管制作效率。
但上述这些测量方式都是需要在合拢口现场进行测量，待连接管端部同时可见的位置，进行直接测量，现场的测量环境通常是分段内部狭小空间内，故测量现场会有不同的环境限制和阻挡，条件恶劣，同时与其它工序的交叉作业容易相互干扰，一个合拢口需要在多个测量位置测量，工作量大；上述各种测量方式也各自存在一些缺点，如：必须同时测量合拢管的两端连接管，部分管子因环境因素无法测量；测量工作只能在合拢焊后进行；需要额外装用测量装备，摄影测量所用的专业装置价格高昂，还需运用软件对影像进行分析处理，拉绳测量则要用到专用的拉绳测量装置，操作也繁琐低效，所以这些现有的技术还未能更好地减少现实中经常遇到难度，所能提高的效率也有限，未能更快地获取合拢管数据和完成合拢管的制作，对于缩短船舶建造周期、降低成本的提升有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分段合拢管预制测量方法，能在船体制造中在非现场环境进行测量并得出所需分段合拢管的数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种分段合拢管预制测量方法，包括步骤有：
一、设定合拢前分段的测量基准点并进行标记，所述测量基准点至少有三个并位于船体外部；
二、设定合拢前船体分段上合拢口管子的特征点并进行标记，所述特征点在分段合拢口的管端上；
三、第一次测量，对每个船体分段使用全站仪对所述测量基准点和所述特征点进行测量，获得基准点数据和特征点数据；
四、构建分段三维坐标系并换算数据，对每个船体分段建立分段三维坐标系，然后将所述基准点数据和所述特征点数据换算成所在船体分段的三维坐标数据；
五、第二次测量，在分段合拢后，对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到所有的合拢后基准点数据；
六、构建合拢后三维坐标系并组合数据，将所述合拢后基准点数据换算成所述合拢后三维坐标系数据，然后以基准点重合为基础，进行坐标转换计算，将各个所述特征点的所述船体分段的三维坐标数据转换成合拢后三维坐标数据，最后根据同一坐标系数据即可计算出合拢管数据。
优选地，在步骤一中，所述测量基准点位于船舶中轴线，或对称于中轴线，或位于船体分段的中线，或对称于船体分段的中线。
作为优选方式，在步骤一中，所述测量基准点通过划线或可拆装磁吸装置进行标记，若通过可拆装磁吸装置标记所述测量基准点，则在步骤三中第一次测量时用以精确定位划线，在步骤五中第二次测量时使可拆装磁吸装置精确重装复位。
在步骤三中，在同一测量站位对至少三个所述测量基准点进行测量，在同一个测量站位或一个以上站位对所述特征点进行测量。
其中可选地在步骤五中，在分段合拢定位并焊接后进行第二次测量。
或在步骤五中，在分段合拢定位后并焊接前进行第二次测量。
或在步骤五中，在分段合拢定位后并焊接前进行第二次测量，并在步骤六中组合数据时根据焊接后产生焊缝变形预计而修正。
在步骤一中，所述测量基准点为分段建造时船体结构测量的基准点；在步骤五中，在分段合拢前先在计算机系统中利用设计的三维模型进行模拟搭载，得出所述特征点的模拟合拢后三维坐标系数据，在合拢定位并焊接后进行第二次测量，并在步骤六中得到所述特征点的合拢后三维坐标数据。
在步骤五中，在合拢定位后而未焊接前和合拢定位并焊接后分别对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到焊前和焊后两组所有的合拢后基准点数据。
在步骤四和六中，将所构建的所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系的X轴平行于船体的舯线或分段水平中线，且船体高度方向为所述合拢后三维坐标系的Z轴；又或者在步骤一中将所述测量基准点与船体建造时测量所用的基准点设为相同，使用船舶设计时的坐标系作为所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系。
本发明的有益效果是：本发明的分段合拢管预制测量方法不但可更轻松、便捷地得到造船中分段合拢管的制作数据，而且无需特殊测量装备和技术，无需增加额外费用，而且可提前展开合拢管的设计和制作，从而为缩短船坞使用期创造条件。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的一种分段合拢管预制测量方法，包括步骤有：
一、设定合拢前分段的测量基准点并进行标记，所述测量基准点至少有三个并位于船体外部，所述测量基准点的位置应不妨碍合拢作业，也不应合拢后被墩木阻挡以致合拢后无法测量，船舶生产的测量人员均知晓此测量常识并选择合适的位置，而标记方式可为涂划标记、固物标记或其它方式，用标记物标记必须禁止采用热工作业，以免破坏船体外部图层，同时不增加工作量；
二、设定合拢前船体分段上合拢口管子的特征点并进行标记，所述特征点在分段合拢口的管端上，可为管口中心、法兰螺栓孔中心等管端位置，标记方式不做要求，符合采用的测量技术即可，由于合拢管对应与分段合拢口的管端进行连接，所述特征点均为对应合拢管的必要数据，通过将所述特征点的数据准确收集才能恰当地设计和制作合拢管；
三、第一次测量，对每个船体分段使用全站仪对所述测量基准点和所述特征点进行测量，获得基准点数据和特征点数据；
四、构建分段三维坐标系并换算数据，对每个船体分段建立分段三维坐标系，所述三维坐标系以分段编号命名，所述分段三维坐标系常规以水平面和垂直于水平面而构成的三维作为基准，然后将所述基准点数据和所述特征点数据换算成所在船体分段的三维坐标数据，数据存储到数据库待用；
五、第二次测量，在分段合拢后，包括合拢定位后而未焊接前，或合拢定位并焊接后，对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到所有的合拢后基准点数据；
六、构建合拢后三维坐标系并组合数据，将所述合拢后基准点数据换算成所述合拢后三维坐标系数据，然后以基准点重合为基础，进行坐标转换计算，将各个所述特征点的所述船体分段的三维坐标数据转换成合拢后三维坐标数据，最后根据同一坐标系数据即可计算出合拢管端部坐标、端面相对倾角、法兰孔位转角等各项合拢管数据，从而设计和制作合拢管，作为优选，还可根据数据通过再现机对现场进行再现，从而精确配制法兰并获得足够精度的合拢管，现时船舶制作中已有一些较传统技术更先进的用于船用合拢管安装的再现机，可精确地帮助合拢管制作。
在步骤一中，所述测量基准点优选位于船舶中轴线，或对称于中轴线，或位于船体分段的中线，或对称于船体分段的中线，或位于其它基准线，或对称于其它基准线，所述测量基准点选择在与船舶或船体分段的中线、基准线上可便于随后将分段合拢前坐标系数据换算到分段合拢后坐标系数据时减少工作量，也可减少数据经过转换所产生的偏差。
在步骤一中，所述测量基准点通过划线或可拆装磁吸装置进行标记，若通过可拆装磁吸装置标记所述测量基准点，则在步骤三中第一次测量时用以精确定位划线，在步骤五中第二次测量时使可拆装磁吸装置精确重装复位，划线标记或可拆装磁吸装置均可用于全站仪测量，而且非常方便测量人员在不妨碍合拢作业或合拢后不被墩木遮挡的位置设定所述测量基准点，且不会破坏船体外部图层。
在步骤三中，在同一测量站位对至少三个所述测量基准点进行测量，在同一个测量站位或一个以上站位对所述特征点进行测量，同一测量站位测得的至少三个所述基准点数据可让其它测量站位测得的基准点数据在所述分段坐标系中实现关联和对应，从而让其它测量站位测得的所述特征点数据换算成等同于在同一测量站位所测得的特征点数据。
在步骤五中，由于分段合拢口焊接的焊缝收缩影响，船体两分段相对位置在焊前、焊后可能发生微小移动，因此为了获得精确数据以保证合拢管制作精度，在分段合拢定位并焊接后进行第二次测量可获得较为准确的数据，有助更精准地设计和制作合拢管。
在步骤五中，若分段合拢定位后的焊接变形较小或在精度许可范围内，在分段合拢后并焊接前进行第二次测量，通过设计和制作合拢管的尺寸许可范围可轻易克服焊接变形导致的合拢管装配困难。
在步骤五中，当焊接变形可以准确预见，则在分段合拢后并焊接前进行第二次测量，并在步骤六中组合数据时根据焊接后产生焊缝变形预计而予以人工修正，依据修正后的数据进行设计和制作合拢管，也能匹配连接分段合拢口。
在步骤一中，所述测量基准点为分段建造时船体结构测量的基准点，因这些基准点在船舶设计坐标系中本身就有坐标，获得分段测量数据后，即可在计算机环境中进行模拟搭载，完成所述特征点的坐标数据转换；在步骤五中，若焊接变形较大，超出许可范围且无法预计，则在分段合拢前先在计算机系统中利用设计的三维模型进行模拟搭载，得出所述特征点的模拟合拢后三维坐标系数据，此时可就此模拟数据进行初步合拢管的设计和制作，即合拢管的管端留余量并不焊接法兰，在合拢定位并焊接后进行第二次测量，并在步骤六中得到所述特征点的合拢后三维坐标数据，并将数据通过再现机对现场进行再现，并完成合拢管的精确制作，即包括修整管端和装配、焊接法兰，从而既争取到时间又保证精度。
在步骤五中，如果条件不能满足前述模拟搭载要求，在合拢定位后而未焊接前和合拢定位并焊接后分别对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到焊前和焊后两组所有的合拢后基准点数据，焊前测量后，整理数据并进行合拢管设计制作，管端留余量，法兰不焊接，合拢口焊后再进行一次测量，分析输出数据，输入再现机，完成最后的管端修整，法兰装配焊接，从而既争取到时间，也保证了精度。
在步骤四和六中，将所构建的所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系的X轴平行于船体的舯线或分段水平中线，且船体高度方向为所述合拢后三维坐标系的Z轴；又或者在步骤一中将所述测量基准点与船体建造时测量所用的基准点设为相同的位置基准点，使用船舶设计时的坐标系作为所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系；所述分段三维坐标系和合拢后三维坐标系与船体或船体分段的各基线对应平行，可方便各所述测量基准点通过简单的数值加减即可将两坐标系的数据进行匹配换算，若两坐标系均为船舶设计时的坐标系，两次测量的数据更可直接应用，大大减少换算的工作量，也有助减少数值偏差。
本发明的这种分段合拢管预制测量方法是在船体外对造好的船体分段测量其外部的基准点，并测量分段合拢口管端的特征点，对每个船体分段构建三维坐标系后得到基准点和特征点数据，最后分段合拢后只需再次测量这些基准点，并建立合拢后三维坐标系，通过基准点重合对应，即可将每个船体分段的特征点数据都换算为在合拢后三维坐标系的特征点数据，从而测量出所要合拢管的数据，其与旧有方式相比，无需待在船体上的狭窄空间进行大量测量工作，也可提前到分段合拢前就开始测量，同时只需全站仪进行测量，后续还可利用三维设计软件辅助设计和制作合拢管，而传统技术则需要在合拢口焊接后方可测量，而且空间环境诸多限制和阻挡，另外用摄影测量的方式还需要专用摄影设备和软件进行影像分析处理。
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 (10)
1.一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于包括步骤有：
一、设定合拢前分段的测量基准点并进行标记，所述测量基准点至少有三个并位于船体外部；
二、设定合拢前船体分段上合拢口管子的特征点并进行标记，所述特征点在分段合拢口的管端上；
三、第一次测量，对每个船体分段使用全站仪对所述测量基准点和所述特征点进行测量，获得基准点数据和特征点数据；
四、构建分段三维坐标系并换算数据，对每个船体分段建立分段三维坐标系，然后将所述基准点数据和所述特征点数据换算成所在船体分段的三维坐标数据；
五、第二次测量，在分段合拢后，对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到所有的合拢后基准点数据；
六、构建合拢后三维坐标系并组合数据，将所述合拢后基准点数据换算成所述合拢后三维坐标系数据，然后以基准点重合为基础，进行坐标转换计算，将各个所述特征点的所述船体分段的三维坐标数据转换成合拢后三维坐标数据，最后根据同一坐标系数据即可计算出合拢管数据。
2.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤一中，所述测量基准点位于船舶中轴线，或对称于中轴线，或位于船体分段的中线，或对称于船体分段的中线。
3.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤一中，所述测量基准点通过划线或可拆装磁吸装置进行标记，若通过可拆装磁吸装置标记所述测量基准点，则在步骤三中第一次测量时用以精确定位划线，在步骤五中第二次测量时使可拆装磁吸装置精确重装复位。
4.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤三中，在同一测量站位对至少三个所述测量基准点进行测量，在同一个测量站位或一个以上站位对所述特征点进行测量。
5.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤五中，在分段合拢定位并焊接后进行第二次测量。
6.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤五中，在分段合拢定位后并焊接前进行第二次测量。
7.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤五中，在分段合拢定位后并焊接前进行第二次测量，并在步骤六中组合数据时根据焊接后产生焊缝变形预计而修正。
8.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤一中，所述测量基准点为分段建造时船体结构测量的基准点；在步骤五中，在分段合拢前先在计算机系统中利用设计的三维模型进行模拟搭载，得出所述特征点的模拟合拢后三维坐标系数据，在合拢定位并焊接后进行第二次测量，并在步骤六中得到所述特征点的合拢后三维坐标数据。
9.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤五中，在合拢定位后而未焊接前和合拢定位并焊接后分别对各个船体分段的所述测量基准点进行测量，得到焊前和焊后两组所有的合拢后基准点数据。
10.根据权利要求1所述的一种分段合拢管预制测量方法，其特征在于：在步骤四和六中，将所构建的所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系的X轴平行于船体的舯线或分段水平中线，且船体高度方向为所述合拢后三维坐标系的Z轴；又或者在步骤一中将所述测量基准点与船体建造时测量所用的基准点设为相同，使用船舶设计时的坐标系作为所述分段三维坐标系和所述合拢后三维坐标系。
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Application publication date: 20201225 Assignee: GUANGZHOU WENCHONG SHIPYARD Co.,Ltd. Assignor: CSSC HUANGPU WENCHONG SHIPBUILDING Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980037695 Denomination of invention: A Method for Prefabrication Measurement of Segmented Closed Pipes Granted publication date: 20220315 License type: Common License Record date: 20230706 |