基于深度图像的激光点云配准算法

针对迭代最近点(Iterative Closet Point, ICP)在配准过程中容易陷入局部最优的情况,提出一种基于深度图像匹配的点云配准算法。通过点云深度信息得到点云在投影平面上的深度图像,采用深度图像的配准选择定向二进制简单描述符(Oriented Fast and Rotated BRIEF,ORB)算法对深度图像进行配准,对匹配结果采用随机采样一致性(RANSAC)算法对配准特征点进行筛选,剔除错误匹配点,保留匹配正确的图像特征点,将其索引到三维点云数据中。根据匹配的三维点云数据计算点云初始旋转矩阵和平移向量,调整点云初始位置,为后续精配准提供良好的初始位置,同时用ICP算法完成精配准,基于PCL(Point Cloud Library)开源数据库实现精配准过程。通过改进可有效缓解现有算法中存在的迭代易陷入局部最优的问题,提高精配准的速度、精度和可靠度等,并通过试验的手段验证算法的有效性。     

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。     

基于ICP算法的内河岸线点云数据配准方法*

激光雷达作为一种扫描精度高、数据信息丰富的新型测绘装备,目前正逐步应用于内河岸线监测领域。由于内河岸线的跨度远大于激光雷达的量程,因此需要让激光雷达在不同地点多次扫描以获取完整的岸线轮廓数据。为了解决这种多站点扫描所带来的多站点云数据配准问题,在传统的ICP（最近迭代点）配准算法的基础上,实现了基于KD-Tree数据结构的ICP配准算法。该算法不仅能够将多站点云数据配准至某个统一的坐标系内,而且有效减少了ICP配准算法的数据搜索范围,提高了配准的准确率。经过多次实地测试可以发现,本算法能够有效减少配准时间,并达到相应的配准精度要求。总体来说,算法具有良好的点云配准效果。     

船舶肋骨成型数字化检测设备研制

本文分析船舶肋骨成型数字化检测的功能需求、技术需求、需要的工作模式等内容,列出装备研制的总体方案及应用基本流程,实现了肋骨完工检测数字化、自动化,并据此完成了船舶肋骨成型数字化检测系统的总体方案设计,为船体修造中间产品信息采集设备研制以及以机器人和自决策执行的智能化修造奠定基础。     

船体外形分段测量数据配准技术优化研究与应用

针对现有配准技术实际配准数据点较少的问题,研究一种船体外形分段测量数据配准技术优化技术,并进行应用测试。优化船体分段参数,以船体外形构建一个数据测量坐标系,建立数据配准模型,控制模型配准精度,迭代精准处理变换坐标后,实现测量数据配准精度优化。应用测试时随机选定一处船体外形结构,标记测量数据位置点后,准备待配准的数据集。实验结果表明,文中设计的优化配准技术配准的数据点最多,适合在实际配准过程中应用。     

舱容计量中高精度点云配准研究

为了提高点云配准精度,研究了基于特征的配准方法。介绍了点云配准的六参数法。基于特征的配准方法利用特征点与周围特征的方位、距离等几何条件进行附加约束,实现点云配准。方法适用性强,可通过利用同名反射标志或直接利用点云数据实现,最后采用稳健模型参数估计算法——RANSAC算法提高配准参数估计的稳健性和可靠性。     

一种船体分段测量点云自动匹配的算法

为了能准确分析船体分段的建造误差,给出合理的建造精度评价,船体分段测量点数据与CAD模型的精准匹配是关键。针对目前船舶测量点数据的特点,提出一种以全站仪测得的船体分段测量点集为处理对象,自动进行测量点数据与CAD模型匹配的算法。该算法基于四元数理论对测量点集进行旋转和平移调整使匹配结果最优。实例表明,该算法效率高,不采用迭代方法求最优解,不用对测量点进行初始匹配,直接进行自动匹配,可准确地评价船体分段建造精度,为后续装配提供依据。     

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。     

船体肋骨三维外形检测及可视化系统研究

随着科学技术的进步,制造过程的数字化和信息化在各行各业逐渐推广开来。造船业作为国家重器的一个重要组成部分,也在推行船体设计、加工、制造的数字化和信息化。对广泛应用于工业领域的特种型材,尤其是船体肋骨所用T型钢、球扁钢的成形过程进行了简要介绍,并设计实现船体肋骨成形后外形的自动检测装置,实现检测过程的自动化、记录的数字化及检测结果的三维可视化。为船体肋骨加工过程数字化和信息化打下良好的基础。     

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。     

DP-3海工船舶动力辅助系统优化设计

阐述了DP-3海洋工程船舶动力辅助系统优化设计典型方案。通过归纳各主要船级社规范要求,在满足规范基本要求的基础上,通过举例说明各辅助系统设计优化建议,对类似船舶动力辅助系统设计提供建议及参考,以提高系统设计的安全性及可靠性。     

科学考察船空调通风系统减振降噪设计

科学考察船的空调通风系统噪声不仅会影响到科学家进行海上实验,而且对船员的工作、生活也有很大的影响,故空调通风系统减振降噪是科学考察船的重要工作之一。该文结合“东方红3”号实船,介绍了该类船的空调通风系统减振降噪的特殊性,同时提出通风系统减振降噪设计的方法和措施,为科学考察船以及类似船舶空调通风系统减振降噪技术研究提供一些参考。     

LNG船齿轮箱基座预装工艺的优化

针对LNG船齿轮箱基座在船坞阶段安装产生的涂层破坏和对生产进度的影响问题,提出在预总组的工艺阶段进行基座预装,并制定相应工艺。结果显示,该工艺既满足了基座安装精度要求,又保证了涂装质量,且在确保质量的同时提高了产品建造效率。     

4000t起重船电力系统设计

基于一型自航起重船,回顾总结了4 000 t起重船电力系统设计的要点:首先根据推进系统的配置及布置情况,为满足DP-2船的设计规范要求,确定采用独立的推进电网设计方案;接着着重介绍电力系统中各关键设备的配置及其特有性能,包括公共直流母线系统、电动机发电机组在本项目上的应用情况;然后结合4 000 t起重船配电网络的构架对各工况下的供电模式进行说明,并对功率管理系统的应用及主要功能进行阐述。     

基于AutoCAD二次开发的船体结构图快速绘图模式

AutoCAD在船体结构详细设计中广泛应用,然而在传统的二维设计模式下,绘图效率相对较低。利用二次开发技术能有效提高AutoCAD的自动化程度,并简化部分繁琐的绘图过程。该文根据船体结构图的特点,结合绘图标准对AutoCAD进行二次开发,实现了一系列专业化的绘图辅助功能,从多方面提高了船体结构图绘图效率。     

FPSO内孤立波载荷特性数值研究

文章将KdV、eKdV和MCC内孤立波理论应用到内孤立波数值模拟水槽入口速度条件计算,讨论内孤立波与浮式生产储卸油装置FPSO强非线性作用问题。结果表明,数值模拟所得FPSO内孤立波水平载荷、垂向载荷及力矩与实验结果相吻合,内孤立波载荷主要由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,粘性压差力很小,可以忽略;在水平载荷中,摩擦力较压差力约小一个量级,流体粘性的影响不可忽略;在垂向载荷中,摩擦力比压差力小很多,在分析时可以忽略流体粘性的影响。由于FPSO始终处于上层流体中,对内孤立波的模拟波形和其诱导流场的影响很小。波浪压差力可利用傅汝德-克雷洛夫公式基于动压力进行计算,而水平载荷中的摩擦力则需根据内孤立波诱导速度的切向分量对FPSO吃水湿表面求积分的方法进行计算。     

大型半潜船压载水处理系统解决方案

随着压载水管理公约的生效,大型半潜船压载水处理的需求日渐紧迫。文章介绍了大型半潜船压载水系统的特点以及大型半潜船压载水处理面临的困难与解决方法,通过对大型半潜船压载水处理系统的典型案例比较,分析并得出循环法和重力法是解决大型半潜船压载水处理问题合理可行方案的结论,为大型半潜船压载水处理系统解决方案提供借鉴。     

SCR系统尿素舱在运输船上布置研究

针对日趋严格的环保要求,越来越多的运输船安装了满足Tier III排放要求的选择性催化还原(SCR)系统。该文简述SCR系统在船上的应用,整理相关规范对SCR系统中尿素舱的要求,比较布置于不同位置的尿素舱方案。对于今后设计和布置尿素舱提供一定的参考。     

船舶舱室置换通风系统的数值模拟和优化

船上有些空间大、人员集中、船体结构复杂的舱室,传统送风方式难以满足需求,给空气环境设计带来很大挑战。文章采用计算流体力学方法研究置换通风系统在船舶舱室中的应用,通过建立物理和数值计算模型,在设计初始阶段对其进行气流组织、热舒适性等方面的模拟分析和优化应用研究;针对某实船舱室的置换通风系统原始方案和优化方案进行对比分析,结果表明置换通风系统具有流动分层和垂直温度梯度的特点。相比原始方案,优化方案使舱室内温度、风速和热舒适性指标等得到优化,有效降低了吹风感,保证人体周围的空气品质,热舒适性指标也符合标准要求。对船舶置换通风系统的应用研究具有借鉴意义。     

导管剖面对全回转推进器性能的影响

随着船舶大型化和高功率化,对于全回转推进器的要求也越来越高。本文提出配置一种新型剖面导流管的全回转推进器,该推进器为上海振华重工集团3800kW全回转推进器。对该全回转推进器进行CFD模拟计算和敞水试验,并将新型导流管与19A型导流管进行对比分析,为后续设计提供参考。