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。     

船用柴油机凸轮轴形位误差非接触在位检测方法研究

船用柴油机凸轮轴的圆跳动、同轴度、轮廓度等几何形状误差的在位检测是实现其智能制造的关键之一.基于空间解析几何理论,提出具有自补偿功能的轴类零件形位公差在位检测方法.采用线激光测量仪的在位检测系统,进行轴类零件的跳动、同轴度、轮廓度公差等检测,通过试验验证检测的精度和准确性,为在线指导大尺寸轴类工件加工提供了理论基础.     

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。     

一种激光雷达与双目相机外参数标定方法

针对异质传感器坐标系融合的准确性问题，提出一种利用圆柱面标定物以离线方式计算激光雷达与双目相机的外参数标定方法。通过分析圆柱面点云的三维几何特性，二维化圆柱面点集，并拟合多个平面椭圆实现圆柱面的检测，识别圆柱面图像的棋盘格角点并进行角点三维重建，利用基于邻域法向量的拟合算法拟合圆柱面，并根据最小化投影距离约束条件对激光雷达与双目相机的位姿关系进行计算。仿真与试验结果表明：激光雷达识别圆柱面的半径误差最大为8mm，双目相机识别圆柱面的半径误差最大为40 mm；且根据外参数标定结果，圆柱面圆度值符合误差特性，这验证了圆柱面标定物应用于激光雷达与双目相机外参数标定的有效性与准确性。     

基于联合平差的船台测量场标定方法研究

针对船台测量场中由测量误差和算法误差所引起的公共点位置偏差,本文采用联合平差算法实现船台测量场的标定,该方法基于最小二乘原理和条件平差给出船台测量场公共点位置的误差方程和约束条件方程,并根据此方程得到满足船台测量场公共点位置误差最小的坐标转换参数求解方法。实验结果证明,该方法有效减少了利用多级转站方法构建船台测量场时的公共点位置误差。     

船用特种设备专用喷嘴和其加工模具的设计

一船用特种设备活塞筒内特定区域是润滑盲区需要喷射润滑油,以往型式的喷嘴无法胜任,需要专门设计,其中喷头是关键。以8个喷油孔为例,将喷头内外端中心圆周8等份,以其均匀错位45度的8根线段为8个喷油孔的中心线,并以内外端油孔中心圆半径和端面厚度作为参数,用Pro/ENGINEER软件立体建模,以改变3个参数模拟喷射效果而进行参数优化。再通过建立空间平面直线方程推导出油孔加工模具的几何尺寸,确定模具组成;同时对喷嘴其余组件进行改进。最后对新喷嘴进行喷射效果和可靠性试验,试验表明其性能符合该特种设备对其要求。     

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。     

直线型测量臂测量潜艇耐压壳锥段的误差规律

针对一种新型直线型测量臂配合激光圆度分析仪进行潜艇耐压壳体锥段圆度测量时存在的偏差问题，分析偏差的来源，建立偏差修正过程中锥段拟合圆挠度中误差的数学模型，并利用仿真试验进行验证，进而分析直线型测量臂在耐压壳体锥段圆度测量的误差规律，通过模型测量试验验证锥段修正的误差规律。结果表明：测点经修正后可满足锥段拟合圆的精度要求；测量臂的比值越小，挠度中误差越小；测量臂与肋位平面的距离及锥段锥度对修正测点的挠度中误差影响较小。     

基于CAD/CAM的舰船用高精度零件加工技术

传统舰船用高精度零件加工技术使用图纸对高精零件进行设计刻画,造成实际生产中出现较大的加工误差,为此设计基于CAD/CAM的舰船用高精度零件加工技术。完成零件几何加工建模的构建,使用多体拓扑结构描述高精度零件的几何形状,预留出精加工余量,使用周期传感器测定加工分度参数,审核精加工质量以及加工精度;使用编程代码在CAD/CAM技术上补偿测量零件误差,实现舰船高精度零件精准加工。实验数据表明,设计的高精度零件加工技术比传统高精度零件加工技术的加工精准度高25%,说明设计的方法具备极高的有效性。     

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。     

一种简单易行的摄像机标定方法

提出一种适用于电视测量系统中的方便的投影参数求取方法，主要着眼于方法的易用性，并在此基础上设计出了一套用于自动测量船模运动参数的电视测量系统。它首先利用测试卡上的方格线求出摄像机镜头的变形修正系数，然后利用已知的5个地面坐标与图像中的对应点的关系求出摄像机的标定参数。根据上述两步得出的参数，可以通过图像上的任何一个像素点计算出其在地面上的对应坐标值。实验证明，本文提出的方法是有效的，且能够比较方便地解决视觉监控中摄像机标定的问题。     

大型O型转子式翻车机端环轨道圆度的测量方法研究

保证翻车机端环结构的刚度,使其回转驱动齿圈保持规范要求的圆度,是设备运转平稳的前提。但准确测量和评价端环轨道的圆度比较困难。本文介绍了一种使用水准仪和经纬仪对在线翻车机端环轨道圆度进行测量,采用最小二乘法对测量数据进行评定的方法,以便有针对性地对端环轨道圆度进行调整。     

任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分在水动力数值模拟中的应用

针对任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分问题提出新的计算方法,在不改变原点集的条件下找到任意Delaunay三角形后,随即判断其外接圆上是否存在其他的共圆点;在找到共圆点后,采用简单策略生成共圆点所围区域的三角网格,并对给定原始边界穿越共点圆的情况进行算法讨论。该算法在水动力数值模拟过程中增加的计算量较少,能取得较好的数模计算效果。     

新型艉轴密封装置的有限元分析与设计

利用ANSYS软件对新型艉轴密封结构进行了有限元分析。首先利用非线性壳单元、层合壳单元以及实体单元建立了艉轴密封结构的有限元模型,在此基础上确定了弹簧金属片的最大应力区域、得到了弹簧组结构的刚度曲线、补偿量-比压曲线,最后对艉轴密封结构在轴向、径向周期激励共同作用下的振动特性进行了分析,并讨论了弹簧金属片形状及厚度对结构密封性的影响。数值结果表明了该新型艉轴密封结构的实用性。     

基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法

水下连接器的对接作业是水下工程作业的重要环节,针对目前依靠摄像机传回视频进行作业过程中存在的操作难度大、依赖操作员经验的问题,设计基于双目视觉的水下连接器位姿测量方法。该方法首先根据水下连接器的颜色特征确定检测范围,之后在检测范围中以水下连接器为模板进行初步定位,然后根据水下连接器端面的成像特点检测椭圆特征,并进行双目匹配获得相关三维点坐标,最后计算得出水下连接器的位姿。实验表明,该方法位置测量平均误差1.3%,姿态测量平均误差3.5°,可以较好地为水下连接器对接作业提供参考。     

一种舰载直升机着舰模型的建立与分析

在已知飞机上的有限个观测点到地面有限个接收点距离的情况下,建立一种确定飞机当前姿态的数学模型,并且找到求解该模型的方法。首先建立飞机不稳定坐标系作为参照坐标系,求取了稳定坐标系到不稳定坐标系的转换矩阵;建立以飞机姿态为未知数的非线性方程组,并运用拟牛顿法对方程组进行求解,得到了令人满意的结果。在测距误差小于5 cm的情况下对模型进行了误差分析。     

富宁港软岩桩基承载特性模型试验成果及数值分析

水库周期性蓄水调度,导致库岸软岩地基的工程力学特性发生较大变化,直接影响桩基承载性能的长期有效性.通过对4种不同工况地基模型下的桩基竖向承载特性进行试验研究,得出了软岩嵌岩桩的桩身轴力、桩侧摩阻力、桩端阻力特性.结合物理模型实测成果,采用数值模拟分析了3种工况下桩基竖向承载力、桩身轴力和桩侧摩阻力的变化趋势,为内河库区港口工程软岩桩基设计和承载能力评价提供理论依据.     

小波分析在光纤陀螺寻北中的应用

对某型光纤陀螺仪的实测信号进行了分析。为了降低噪声对光纤陀螺寻北的影响,提高寻北精度,利用五点三次平滑、数字滤波、小波变换分析法对光纤陀螺静态输出数据进行了滤波处理,通过对比滤波前后陀螺的输出曲线、标准差以及频谱图,可以发现：小波阈值滤波能够有效的补偿光纤陀螺的随机误差。通过小波分析可以显示出陀螺低频信号的发展趋势。利用去噪后的数据进行二位置寻北计算,结果表明：小波分析可以使精度提高29．8％。     

船用推进轴系统扭转和横向振动耦合效应（英文）

In this study,the coupled torsional-transverse vibration of a propeller shaft system owing to the misalignment caused by the shaft rotation was investigated.The proposed numerical model is based on the modified version of the Jeffcott rotor model.The equation of motion describing the harmonic vibrations of the system was obtained using the Euler-Lagrange equations for the associated energy functional.Experiments considering different rotation speeds and axial loads acting on the propulsion shaft system were performed to verify the numerical model.The effects of system parameters such as shaft length and diameter,stiffness and damping coefficients,and cross-section eccentricity were also studied.The cross-section eccentricity increased the displacement response,yet coupled vibrations were not initially observed.With the increase in the eccentricity,the interaction between two vibration modes became apparent,and the agreement between numerical predictions and experimental measurements improved.Given the results,the modified version of the Jeffcott rotor model can represent the coupled torsional-transverse vibration of propulsion shaft systems.     

满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

通过在桩身一定的位置施加一个轴向弹簧,建立高桩码头的桩基计算模型。根据《高桩码头设计与施工规范》 中关于桩轴向刚性系数的计算公式,给出了不同情况下轴向弹簧刚度系数大小以及施加位置的计算方法。该方法能满足嵌 固点法和m法计算模式下桩基计算模型的轴向刚度相同且与规范规定一致。结合该方法,分别采用嵌固点法和m法建立某高 桩码头工程实例的空间有限元模型。计算结果对比表明：桩身轴力、桩顶弯矩、上部结构各构件的内力均十分接近,验证 了该方法的合理可行性,可为高桩码头结构计算提供参考。