基于三维点云的船舱数字建模方法

运用三维激光扫描仪采集船舱点云空间数据,通过SCENE软件对点云数据进行去噪、平滑、压缩和拼接等数据清洗处理,保证建模精度和效率。将预处理合格的点云数据导入Geomagic Studio软件,建立点云封装模型,通过人工划分面片区域,提取模型空间轮廓线,进行曲面拟合得到船舱三维数字模型。误差分析表明,模型数据的精度满足预期要求。基于三维点云的船舱数字建模方法能够缩短现场测量时间,快速处理测量数据,提高船舶舱容计量工作效率。     

带状扫描测量技术在容量计量领域的应用

带状扫描技术是一种新型的空间测量方法,特点是利用三维测量系统在可视空间内以一定的规律逐点逐行扫描测量。采用这种技术方法,设计了一种基于全站仪的卧式罐测量技术,并分别开发了内测与外测两种技术路线。经过试验验证,该方法成功解决了卧式罐容量的自动测量问题,具有很好的应用价值。     

基于三维点云的加筋圆柱壳体圆度测量及初挠度计算

加筋圆柱壳体的圆度是保证其抗压强度的重要指标之一。针对传统圆度测量中基于等分点进行激光测量的方法存在效率低、空间有限条件下操作性差等问题,提出了一种基于三维点云数据的圆度测量及初挠度计算方法。该方法通过自动扫描以获取离散的空间点云数据,然后以点云数据为基础,采用肋位特征点定位、剖面投影以及圆拟合等处理方法,对特定肋位测点的初挠度进行计算。结果表明:该方法与等分测量法获得的初挠度计算结果相吻合,可有效提高圆度测量的效率。     

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。     

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。     

基于图像连通域的集装箱激光点云处理算法研究

提出一种基于图像连通域的集装箱激光点云处理算法.该算法能够较好地处理集装箱三维激光点云数据,提取集装箱的边缘点云数据,利用集装箱的边缘数据拟合直线,计算集装箱的角点位置.实验证明,该算法的计算精度能满足起重机自动化抓箱的需求.     

船舶电网系统三维点云数据聚类提取

传统船舶电网系统中三维点云数据提取采用逐一提取的方式,造成三维点云数据提取效率不高,为此提出船舶电网系统三维点云数据聚类提取方法。构建三维点云数据聚类提取模型,使用网格空间索引将三维点云数据进行空间标记,并划定数据空间范围,采用八叉树空间数据聚类方法,对三维点云数据进行聚类处理,以STBIRCH理论为基础,进行三维点云数据特征计算,实现三维点云数据提取。实验数据表明,设计的船舶电网系统三维点云数据聚类提取方法比传统提取方法的提取效率高出20%,并具备极高的有效性。     

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。     

基于放样原理的立式油罐容量自动测量技术

在研究现有立式油罐容量测量技术的基础上,提出了基于放样原理和测量机器人实现立式油罐容量快速和精密计量的方法,将立式油罐容量计量转化为点位放样问题,提出了通过建立立式油罐底量的DTM模型准确计算底量值的创新技术.介绍了利用计算机及相应软件实现立式油罐容量计量的数据采集、计算、修正和报表输出的一体化作业.通过实际测量数据比较,分析了放样方法的测量精度.     

基于三维激光扫描的动态沙方量测量及点云修正

针对水路运输中传统沙方量测量方法精度差、耗时多的问题,提出基于三维激光扫描技术的动态沙方量测量方法。采用静态标定实验得到三维激光扫描系统在沙方测量试验中相对误差为2.46%,满足现场测量要求,然而在动态测量实验中由于扰动误差的存在,使得测量误差超过允许范围,因此需对点云进行修正,降低扰动误差的影响。选取曲面拟合法对静态测量所得点云进行分析,实验数据与拟合数据吻合度为99.8%,从而验证了曲面拟合在修正点云中的适用性。动态扫面点云修正结果显示,动态测量相对误差由修正前的5.37%减小至2.97%,处于现场允许误差3%以内,从而进一步验证了三维激光扫描技术用于沙方量的动态测量的可行性。该方法充分发挥了三维激光扫描技术高精度、高效率和高速等特点,不仅在行船过程中可快速获取沙方量,同时可获取扫描对象三维空间内的详细信息进行数字化建档。     

LPG运输船卧式储罐容量测量技术研究

无棱镜电子全站仪无需安置棱镜或反射片作为反射目标即能测定待定点的空间位置。介绍了基于全站仪测量技术的LPG运输船卧式储罐容量测量技术,针对卧式储罐椭球形封头和圆柱筒体,设计了数据拟合算法并开发系统软件。经过试验验证,该系统成功解决卧式储罐容量测量技术问题,具有较好的应用价值。     

基于PointNet++的船体分段合拢面智能识别方法

船体分段合拢面的精度检测是分段总组合拢过程中的重要环节。在船体分段合拢面的精度检测方面,三维扫描仪相对全站仪有着巨大优势,但三维扫描仪在扫描过程中会记录很多与合拢面无关的点。文章对三维扫描仪扫描出的点云数据进行合拢面的智能识别;采用深度学习理论对PointNet++点云网络进行改进,使用CAD模型导出的点云数据构建有标注的船体分段点云数据集,进而使用Adam优化算法对网络进行优化训练。最终,网络模型对分段合拢面的识别在验证集上获得精确率73%、召回率90%的效果。     

基于PointNet++的船体分段合拢面智能识别方法

船体分段合拢面的精度检测是分段总组合拢过程中的重要环节。在船体分段合拢面的精度检测方面,三维扫描仪相对全站仪有着巨大优势。然而,三维扫描仪在扫描过程中会记录很多与合拢面无关的点,因此本文对三维扫描仪扫描出的点云数据,进行合拢面的智能识别。通过采用深度学习理论对PointNet++点云网络进行适合本文的改进,使用CAD模型导出的点云数据构建有标注的船体分段点云数据集,进而使用Adam优化算法对网络进行优化训练。最终网络模型对分段合拢面的识别在验证集上获得精确率73%,召回率90%的效果。     

基于点云匹配的船体分段对接特征辨识方法

船体分段合拢对接过程中,需要对合拢面结构对接特征进行位置测量.目前采用的全站仪测量方法依赖人工放置标靶,难以覆盖合拢面上所有对接特征,且安全性低.随着三维激光点云扫描技术的发展,现阶段已经能够对船体分段进行大范围高精度的三维点云扫描采集.因此,提出一种在三维点云中有效辨识合拢面结构对接特征的方法,将船体分段点云与理论设计模型间进行层次化的匹配,自动识别得到扫描点云中的对接特征.最后在实际点云数据上进行了试验,验证了所提方法的有效性.     

基于数字测量的曲板检测工艺

针对曲板型面数字化检测的需求,通过构建局部快速测量系统,采集曲板的三维坐标,形成点云数据,经过三维坐标转换之后与曲板理论模型相对比,建立实测曲面与实际船板的对应关系,实时计算并反馈偏差。该检测工艺可代替传统的样板和样箱测量方法,进行有效、全方位的检测,不仅能提高测量的精度,而且能提高曲板加工偏差分析的效率,为曲板加工精度控制提供技术支持,为曲板矫正工艺改进提供数据支撑。     

基于Laguerre积分法的随机有限元方法研究

将Laguerre积分法应用于随机结构的有限元分析,建立基于Laguerre积分法的随机有限元方程.在算例中,选择不同的Laguerre积分点数目进行计算,并与Monte-Carlo抽样法进行对比研究,检验该方法的正确性.计算结果表明该方法计算效率高,并且采用较少的积分点就能获得较高的计算精度.     

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。     

航道点云数据可视化技术研究与应用

为解决航道点云数据实时建模显示效果差和耗费时间长的问题,以长江口航道点云数据为对象,在Unity3D开发环境下研究点云数据的预处理、三角网格剖分、插值以及渲染,采用基于高度图的算法,高效地实现航道点云数据的可视化。实验对比分析找出影响显示质量和运行帧率的关键因素,科学合理地划分网格精度。该算法模块为航道数据分析、地质地形建模、仿真系统等提供高效的基础组件,成功应用于发改委资助的创新能力建设项目"耙吸船模拟仿真平台"。