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％。     

基于RGB-D深度图像的船体板架非结构面模型重建方法北大核心CSCD

[目的]为准确、快速地重建船体板架非结构面三维形状,便于船体结构变形的高精度高效率测量,设计一种基于RGB-D深度图像的模型重建方法。[方法]首先通过随机抽样一致性算法与最小二乘法相结合的方式剔除点云集中的异常数据,再利用RGB彩色图像棋盘格标靶位置信息对结构多视角点云进行配准;其次将结构物面进行区域网格划分并对点云进行聚类,运用最小二乘法原理对每个网格点云子集进行空间曲面拟合,实现点云融合,在此基础上采用高阶面元实现船体结构外板表面的三维重建;最后,通过试件重构模型与激光扫描点云进行对比,验证模型重建方法的精确性。[结果]结果显示,试件三维重构模型较激光扫描点云随机点的均方根误差为1.02 mm,建模精度满足船舶建造工程需求,同时结构RGB-D深度图像数据获取时间相比于激光扫描可忽略不计。[结论]研究表明,提出的模型重建方法能够准确高效地完成船体板架非结构面三维重构,为船体结构变形测量提供了有力的数据支撑。     

基于数字化技术的轴类零件圆度误差测量方法研究

轴类零件的圆度误差会影响零部件的使用寿命。针对以往测量法存在的不足,提出了一种基于数字化技术的轴类零件圆度误差测量方法。该方法采用数字化非接触式激光测量方式对轴类零件的轴端面、轴径面进行测量采集三维数据点;对轴端面数据点进行稳健平面拟合获取轴端面所在平面的平面特征值;将轴径面上数据点投影到轴端面所在平面上获取投影点;采用投影点和轴端面所在平面的平面方程求解几何圆方程,求取几何圆参数;根据投影点与几何圆参数从而求取轴类零件的圆度误差值。通过实验验证表明,该算法在对轴类零件的圆度测量方面具有较好的实用性且精度满足要求。     

地面三维激光扫描技术在港口可视化的应用研究

本文介绍了三维激光扫描技术的基本原理,以某港口工程为例,详细说明应用地面三维激光扫描技术实现点云数据获取、点云数据处理、三维模型构建的方法,验证利用该技术进行港口可视化的可行性,解决常规测量技术在特殊领域的应用不足,为"数字港口"建设提供有力的技术支持。     

基于地面三维激光扫描技术的跨河建筑物测量

传统方法在测量桥梁等跨河建筑物时,存在精度低、耗时长等缺点。在论述三维激光扫描测量原理的基础上,提出利用地面式三维激光扫描方法对跨河建筑物进行测量。以某内河桥梁测量为例,对单站点云配准后进行整体坐标转换,获取目标点云成果,并将若干检查点的点云坐标与RTK坐标进行对比以验证精度。结果表明：地面式三维激光扫描测量成果点位精度优于6 cm,能够满足城市跨河建筑物建模的需求,可为三维激光扫描技术在市政测量方面的应用提供经验。     

基于船载三维激光扫描系统的航道沿岸大比例尺测图

内河航道沿岸地形复杂多变,传统的地形测量方式存在工作量大、效率低等弊端。提出可采用船载三维激光扫描系统来获取沿岸大比例尺地形数据,以某内河航道为例,总结数字成图的关键步骤,并结合RTK采集的验证点,对比分析试验精度。结果表明:船载三维激光扫描系统获取的点云的平面和高程精度均优于10 cm,满足1∶500大比例尺测图的精度要求。     

获取舰船液舱数字表面模型的数字立体摄影测量方法

采用非接触测量方法—数字立体摄影测量技术获取舰船液舱的数字表面模型(DSM)。摄影测量可在瞬间获取被测目标最大信息,得到大量点的三维坐标。介绍了纹理点投影,立体相机的组成,旋转(水平360°竖直90°)摄影的方式以及纹理点匹配得到点的三维坐标形成DSM的全过程。实验数据显示某船舱的DSM,论证了本文方法的可行性。     

逆向设计技术在船模型线数字化检测中的应用

在船模型线数字化检测中,传统方法由于在表面数据曲面拟合过程中,点云数据与重构曲面之间偏差程度过大,会导致曲面重构精度达不到设定的允差要求。为此,分析逆向设计技术在船模型线数字化检测中应用。首先,基于逆向设计技术获取船模型数据,根据曲面几何特征填补空白数据区域,经过矩阵变换统一船模型和测量模型的坐标系,然后依据最小距离法原理完成对船模型线的数字化检测。实验结果表明,与应用其他技术的检测方法相比,基于逆向设计技术的船模型线数字化检测方法误差更小,误差分布区域面积小,其曲面重构精度更高,能够满足设定的允差要求。     

三维测量方法在舰载相控阵雷达静态对准中的应用研究

舰载相控阵雷达静态对准是舰艇坞内对准试验中的重要环节。为了提高标校效率,本文提出了一种三维测量对准新方法,该方法利用高精度全站仪分别测量雷达阵面、专用信号源的三维位置坐标,经过位置间隔修正和坐标旋转变换,给出信号源相对于雷达阵面中心的极坐标真值。文章设计并实现了三维测量方法并对测量的精度进行了试验检查,结果表明,该方法角度误差在1′以内,满足舰载相控阵雷达的静态对准要求。该方法精度高、重复性好、便于操作,为舰载相控阵雷达静态对准提供了新的选择。     

雷弹发射管特征参数测量方法

针对现有各种雷弹发射管轴线测量方法的不足,结合鱼雷发射管实际构造情况,提出了利用激光测量技术和曲面拟合技术实现雷弹发射管特征参数提取的方法,对测量误差进行了分析,并通过试验验证了测量方法的正确性和可行性.该测量方法思路新颖、原理正确,消除了人为测量误差,提高了测量精度和自动化水平,实现了对雷弹发射管所有作用面的监测.试...     

跨声速轴流涡轮特性预估方法

[目的]在高亚声速和跨声速下,轴流涡轮静叶喉部出现跨声速气流,三维研究时间周期长且获取特性参数慢,为此,提出一套行之有效的涡轮特性预估方法体系。[方法]整合已有的损失模型及采用一维编程的方式预估涡轮特性,并通过三维数值模拟进行验证。[结果]研究结果显示,一维特性评估得到的级等熵滞止温比与三维的相对误差为11.53%,级滞止膨胀比的相对误差为11.77%,反动度的相对误差为14.23%。基于此,准确判断了静叶是否存在跨声速现象,且单级涡轮采用动叶出口温度的绝热指数所获得的特性预估较为准确。[结论]在误差允许范围内,可实现跨声速的涡轮特性快速预估,减少计算量。     

基于逆向工程的船用螺旋桨数字化检测方法

针对传统螺旋桨检测方法操作困难、效率低、检测精度差等问题,采用三维激光扫描仪对船用螺旋桨进行测量并获得完整的三维点云数据,利用CATIA软件对点云数据进行预处理,对处理后的点云进行模型重建得到满足精度要求的曲面,对重建的螺旋桨模型与设计模型进行偏差分析,得到桨叶上各点的偏差值,通过该方法可以实现船用螺旋桨的数字化检测。     

基于深度学习的船体曲板多视角三维重建方法

船体曲面外板加工成形是船舶建造精度控制的重要环节，传统曲面外板加工精度检测主要依靠样板和样箱，实现曲板成形自动化检测的关键是快速、精准地重建曲板三维曲面。提出一种基于深度学习的曲板摄影测量方法，该方法通过PatchmatchNet推断深度图得到曲板稠密点云，对稠密点云拟合二次曲面，基于拟合曲面去除曲板表面法线方向上的噪点，并基于主成分分析法（PCA）和最近点迭代法（ICP）对稠密点云和设计曲面进行自动配准，通过实例分析三维重建方法、图像数量、图像拍摄范围等对重建点云精度的影响。结果表明：曲板多视角三维重建精度小于2mm，满足船体外板加工精度要求，可为实现船体曲板精度自动化测量提供了参考与借鉴。     

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。     

基于单元等长的船体曲板展开方法

为获取较为精确的船体三维曲板放样展开曲面,在船厂测地线法展开船体外板的工艺操作方法基础上,提出一种船体三维曲板展开方法,采用NURBS曲面插值拟合待展曲面并划分四边形网格单元,应用改进的迪杰斯特拉算法求解展开基准线,保证单元等长,对船体曲板进行展开。充分考虑钢板套料和曲板加工等后续工艺环节的实际需求,计算展开曲面的面积误差和平均应变能系数,通过与测地线法展开结果进行对比,验证单元等长展开法可靠。     

基于法向一致性的船体板架结构点云识别

船舶智能制造、数字孪生等技术的发展提出了从测量数据逆向重构船体结构模型的需求。由于三维激光扫描数据量巨大，点云特征识别和逆向建模是研究热点之一。由于常规的识别算法在非均匀分布和形状复杂的点云中存在明显的误差，因此提出基于表面法向一致性和高斯混合模型的板架结构识别方法，并应用于船舱三维点云的逆向建模。算法经过试验验证可行，能够可靠的实现船舱点云中平面特征提取，并应用于船舱逆向建模软件的实现。     

三维激光扫描技术在北江航道沿线水上物外观测量中的应用

针对北江航道沿线水利枢纽、桥梁和丁坝等建筑物结构复杂、常规测量施测困难和测量精度偏低的问题,对三维激光扫描测量技术进行了研究。依托北江某段航道项目,采用三维激光扫描技术,获得航道沿线水上物外观高精度三维点云数据,为航道扩能升级设计提供精细地形图,并建立三维可视化模型,为依托项目BIM设计提供了精细、丰富的测绘成果数据。研究表明,三维激光扫描技术可为航道设计提供丰富的测绘成果,具有良好的技术优势。     

最小方差约束粒子群优化的圆弧板曲率检测

为提高船体舭部圆弧板的数据拟合精度、工程测量效率和准确性,在采集三维位置数据的基础上,对数据进行多项式曲面拟合,使用基于最小方差约束的粒子群算法对拟合轴线进行优化.在仅对数据进行多项式曲面拟合后,数据模拟对比发现数据点误差多集中于10％,最大误差可达30％,无法满足实际工程使用.采用基于最小方差约束的粒子群算法对圆弧轴...     

时间统一系统同步误差测量方法研究

传统的人工时间同步误差的测量方法存在操作复杂和效率低下的缺点。为解决这些问题,提出一种同步误差的测量方法,该方法基于复杂可编程逻辑器件（CPLD）技术,并利用全球定位系统来测量时间统一系统的同步误差。相对于传统的测量方法,该方法显著提高了同步误差测量的智能化程度,减轻了测试人员的工作量。通过实验,验证了本设计方案的可行性及正确性。     

GPS高程拟合在工程中的应用

随着现代GPS技术的不断发展,GPS高程逐步在工程建设中得到广泛应用。为了证实在地势平缓区域充分利用现代GPS测量技术,GPS拟合高程可以满足工程应用的问题,通过对高程拟合中常用方法的简要介绍,结合工程实例,采用平面与曲面拟合模型,解算待定点的正常高,之后与三等水准测量的结果进行分析比较后证实,在进行C级以上GPS控制测量时,可获得高精度拟合中误差的GPS水准高程。