船舶舱室点云模型重构技术研究

针对大型船舶舱室结构复杂的特点,采取先整体后局部、由外到内的分割策略,利用三种不同的方法对船舱内外点云进行分割,并进一步提取点云特征,再根据不同的船舱内部部件设计出区域生长曲面重建流程,并将曲面块拼接为实体,实现大型船舶舱室曲面模型的重构.     

三维激光扫描技术在大型舱容测量中的应用研究

大型舱容标定对于不同货物密度、船体强度和倾斜度等配载情况下的容积修正和及时的容积表更新都具有重要意义。为实现大型复杂船舱的精确、快速容积标定,利用三维激光扫描技术获取船舱内外完整的点云数据,经过点云配准、点云滤波、点云空洞修补等预处理后,对点云进行自动、半自动分割,再利用NURBS曲面重建方法构造出完整的船舱整体结构三维模型。设计出一套船舱构件模型库和基于NURBS曲面的曲面求交、曲面三角剖分和容积计算方法,并利用ObjectARX开发出一套基于AutoCAD平台的船舱模型重建和容积计算系统。提出的方法和系统在实船实验中的结果表明,数据处理效率高,相对误差小于0．2％。     

立体影像法船舱容量测量技术研究

目前国内外大容量计量应用最为广泛的是全站仪测量。其特点是单点测量精度较高,但对于较复杂或存在大曲面船舱壁的舱室而言,明显存在着采样点密度不足、人为影响因素较大、自动化程度不高等缺点。数字摄影测量的飞速发展为解决不规则复杂舱室的容量计量难题提供了新的方法。提出了一种基于结构光和近景摄影测量技术获取物体点云的便携式船舱容量测量技术,首先利用结构光为船舱内壁提供纹理信息,然后基于近景摄影测量技术获取点云,最后利用NURBS曲面拟合船舱内壁并计算体积。试验证明,该技术具有可行性和可靠性。     

虚拟现实技术在船舱室内设计中的应用

为了有效提高船舱室内设计的合理性,设计在当前船舱室内设计中,引入虚拟现实技术提出新型设计方案。根据虚拟现实技术和船舶舱室内部空间行,构建当前船舶舱室的前导数集,根据舱室的特征构件,将其转化为虚拟现实数据流,获取数据表征,根据舱室执行参数,以空间数据和环境负荷数据作为函数综合费用,建立目标约束函数,获取舱室内构件的最优排列解,以虚拟现实坐标对当前构件进行数据量化,引入最优排列解,确定当前舱室内的通量计算值,对舱室空间进行整合,实现舱室最优设计。实验数据证明,应用虚拟现实技术后,船舶舱室空间规则比例提高27%,船舶自然空间配置提高30%,可以有效释放舱室空间距,提高舱室设计合理性。     

舰船舱室环境噪声分析与控制

舱室环境噪声对人员的健康有着较大的影响,是衡量船舶适居性的重要指标。本文以某船舱室的噪声情况为例,对现有舰船舱室的噪声进行分析。以舰船通风系统为分析重点,对舱室环境噪声的特点、产生的原因以及不同类型舱室的噪声情况进行总结,并针对不同舱室的噪声特性,提出各种噪声主/被动控制措施中的新技术,为舰船舱室环境噪声控制提出更多切实有效的方法。     

大数量船舶舱室的三维参数化设计研究

船舶舱室设计工序繁琐,数据庞杂,设计过程中需要对船舶舱室参数的迭代数据不断更新,易造成数据混乱、重复建模等问题。为了更好的对大数量船舶舱室设计方法进行完善,结合三位参数化复合数据结构、对船舱三维参数设计方法进行优化,结合机舱数据特点对船舶机舱数据结构进行分析后,设计船舶机舱三维参数模型。最后通过实验检测证实,大数量船舶舱室的三维参数化设计可有效实现扩大船舶机舱面积和舱容,及时自动更新船舶舱室三维数据参数,快速精准的对船舶舱室进行建模的设计目标。     

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法.根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率.该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础.     

大型船舶室内装饰色彩优化系统的设计研究

为合理优化船舶舱室内的装饰色彩搭配方案,设计大型船舶室内装饰色彩优化系统。联合必要板材元件,对已选取的底图进行处理,再通过统计清册实施的方式,完成色彩优化系统的设计模块分析。在此基础上,确定色彩数据的存在形式,按照底图编辑的实际应用需求,实现船舱室内的装饰色彩识别,完成大型船舶室内装饰色彩的优化系统设计。实验结果表明,与CAD装饰系统相比,优化系统提供的装饰色彩搭配方案更符合人们的实际感官需求,可大大提升船舱内人员的观赏舒适感。     

5600m^3超低温冷藏运输船舱室优化设计

文中以5,600m^3超低温冷藏运输船舱室为研究对象,为了提高舱室的冷藏和保温效果,从船舶主尺度、船舶分舱及保温舱壁等方面进行了优化设计.采用混沌优化法进行了船舶主尺度的优化,得到了优化设计后的船长、型宽、长宽比、设计吃水、额定功率及初稳性高度等主要参数;以舱容率最大化为目标,利用CAXA和NAPA软件进行了船舶舱室的分舱优化设计,得到了双层八舱式冷藏舱舱室结构;根据舱室的工作性质及要求,以舱室保温及冷藏效果为目标,进行了舱壁结构组成的优化设计.最后,通过舱室的保温性能实验,从舱室温度回升值、压力变化值、各测温点的均值变化及离散变化趋势等参数进行了舱室优化设计的实验验证.结果表明超低温冷藏运输船舱室的优化设计是合理且可行的.     

船舱局部规划中三维数据特征提取方法

TRIBON是一种专业的船舶设计和建模软件,广泛应用于船舶设计和建造领域,基于TRIBON软件强度的数据库技术,可实现船舶的三维快速设计、强度校核、舱室规划等功能,提高船舶舱室设计的效率。本文研究船舱局部规划中的三维数据特征提取技术,从三维模型特征提取、模型投影视图特征提取等角度出发,结合三维软件的坐标系转换,研究基于TRIBON的船舱局部规划中的三维数据特征提取方法。     

船体小组立特征提取的机器视觉方法与实现

为了实现无先验信息、无人工决策干预的船体小组立智能制造,采用机器视觉技术来实现小组立表面特征提取与定位。根据船体小组立智能生产线自动焊接定位的需求,设计对小组立工件激光扫描点云进行识别与提取的机器视觉方法,从降低复杂度和运算时间的角度对算法进行了优化,并开发了相应软件。通过不同小组立工件特征提取与定位实验,验证了本文算法在无先验信息、无人工干预、工件随机摆放条件下的可靠性,表明本文所介绍的机器视觉方法能够适应船体构件种类多、非标准件比例高、装配位置随机的特点,为船体智能制造实现提供支持。     

一种优化的船体外板三维点云数据提取方法

针对水火弯板机检测系统中船舶外板三维点云数据自动提取过程存在边缘噪点、板下贴合垫木识别效率低以及外板边缘拟合等问题,提出一种优化DBSCAN聚类算法,首先根据现场加工环境精简点云,利用网格划分来建立外板点云拓扑模型,然后根据DBSCAN密度聚类算法搜索出外板点云,最后采用最小二乘法进行边缘拟合。结果表明,该算法能有效识别外板边缘,提取出外板点云。     

基于多站位点云数据的大面积甲板平面度计算方法

大面积、长距离精度测量和数据处理成为舰船建造精度控制技术的发展方向。基于多站位下全站扫描仪测量甲板平面度获得的点云数据，提出一种平面度高效计算方法。利用全站扫描仪多站位下获得的点云数据及公共点坐标（标靶）进行解算，求出坐标系转换参数，完成坐标系统一；利用最小二乘法完成平面拟合，旋转拟合面求出平面度结果。采用MATLAB仿真验证该计算方法的准确性和有效性，表明其适用于大面积甲板平面度测量。     

多波束测深系统在水下检测码头接缝中的应用

为探索多波束测深系统在水下检测码头接缝的效用和技术特点,对在建的沉箱码头岸壁开展水下检测现场试验。针对检测对象的特点,改进了多波束测深系统的安装方式和设置,对采集的数据提取点云图进行分析,并对接缝宽度进行水下摄像验证。结果表明,接缝宽度检测的分辨率与船速、波束的发射频率、探测距离等因素有关,且在作业时应力求船舶的航行姿态平稳和匀速航行以保证检测质量。该系统在水下检测时能获得三维点云数据,可直观反映接缝的整体形态,为码头水下接缝检测提供了一种新方法。     

一种基于激光测距的船形轮廓扫描系统

为提高自动化码头中岸边集装箱起重机对船作业的效率和安全性,提出一种适用于自动化岸桥的船形扫描系统.该系统将激光器安装在岸桥小车架下方,利用激光器测距原理,实时扫描获取船上障碍物的轮廓,并随着小车的运动,生成障碍物点云地图信息;利用障碍物信息和吊具位置关系,对小车和起升限速以达到防撞保护的目的;系统可以提供船形轮廓,用于...     

船舶航向模糊自适应云模型控制

为了解决船舶航向云模型控制器驱动参数的自适应问题,将模糊自整定方法引入到云模型控制器设计中,设计了模糊自适应云模型控制器,并进行了仿真对比试验。结果表明,该控制器可以使船舶航向控制在动态和稳态上都具有较好的精度,超调量小、控制效果良好。     

基于深度相机的船舶小构件打磨装置视觉识别算法设计

基于深度相机，针对船舶小构件智能打磨装置的视觉识别系统进行算法模块设计，确定视觉识别系统的模块框架与模块功能，并基于OpenCV库与PCL库，利用C++程序语言对模块功能进行算法实现。同时搭建算法试验平台，对模块算法进行验证，完成包括相机位姿估计与坐标变换、工件点云分割、工件质心提取、工件边缘提取在内的算法功能实现，为船舶小构件智能打磨装备提供准确全面的视觉数据，保证智能打磨装备的上料及打磨作业顺利执行。     

基于云架构的船舶建造焊缝检测管理系统

结合当前船舶建造焊缝检测的主要方式,采用云架构技术,设计研发船舶建造焊缝检测管理系统。论述系统需求分析、系统架构设计和系统功能设置。该系统体现先进造船企业的数字化管理方式,可缩短船舶建造焊缝检测报验周期,减少质量检验工时,降低质量检验管理成本,提高船舶建造焊缝检测能力。     

无人船目标探测与跟踪系统

基于GNC架构完整构建了无人船目标探测和跟踪系统,并在案例三体船上完成了试验航行验证,在功能上实现了自主探测周围环境中的障碍物并对具有一定特征的动态目标进行跟踪航行。系统达成了如下目标：使用激光雷达探测周围环境的障碍物,运用有限的计算资源处理点云数据并保证实时性；通过特征提取、数据关联和运动状态估计,能够持续锁定目标；基于纯跟踪法实现了对目标船的跟踪航行。此项研究对实船应用具有较强的借鉴意义。