13911564578,010-82967128
熟悉船舶工程和制造工藝的業(yè)內(nèi)人士肯定知道，船舶建造多采用分段建造法，即將零件、預(yù)裝好的部件在胎架上組合焊接成分段或總段，然后由船臺裝配成整船的建造方法。而當(dāng)船體合攏組裝時(shí)，在船體上遍布著各種各樣的管道，這些管道都需要互相*適配以確保船體安裝的完整。由于船體在生產(chǎn)過程中存在焊接和生產(chǎn)加工的偏差，并不能保證每部份船體都保持一致，這也導(dǎo)致后期在船體上很難布置管道。為了確保管道可以正確無誤的安裝在船體上，客戶通常不會進(jìn)行整根管道的安裝方式，而是采取管道中間斷開一段距離，然后通過測量手段將兩管道法蘭盤的相對距離測出，最后重新生產(chǎn)及安裝一根管道將斷開的管道連接起來。這就是合攏管的測量和制作過程。
當(dāng)前國內(nèi)大部分造船廠合攏管的制作方法基本仍停留在人工靠模取樣，在船臺、船務(wù)現(xiàn)場制作模板或修割管子的方式，*依賴工人經(jīng)驗(yàn)和技能水平，工藝落后、勞動強(qiáng)度大卻效率低、浪費(fèi)材料且現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境存在不安全因素；一些走在技術(shù)前沿的造船廠商則會采用較為先進(jìn)的現(xiàn)場拉線測量合攏管的方式，雖有所改良，但受限于狹小的操作空間和障礙物的干擾，精度不高不說，還特別影響測量效率。
客戶現(xiàn)有的測量解決方案
使用拉繩傳感器測量一對法蘭的相對空間位置。在一端法蘭安裝拉繩測量機(jī)，另一端法蘭3個(gè)螺栓孔安裝輔助定中裝置，測量機(jī)從3個(gè)位置測量與另一端3個(gè)螺栓孔的距離，3組數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算得到兩個(gè)法蘭的相對位置。這是目前國內(nèi)應(yīng)用最多的測量方法。
兩端法蘭各選3個(gè)螺栓孔安裝輔助定中反射靶點(diǎn)，測量現(xiàn)場也布置若干反光靶點(diǎn)，采用照相機(jī)多角度拍攝多張圖片，經(jīng)軟件進(jìn)行圖片處理獲得一對法蘭的空間位置。
使用光筆測量機(jī)測量一對法蘭的相對位置，兩端法蘭各選3個(gè)螺栓孔安裝輔助定中裝置，通過光筆測量機(jī)測量獲得這6個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，經(jīng)計(jì)算獲得一對法蘭的相對位置。
以上方法都要在螺栓孔裝拆輔助定中裝置，需拆裝管端保護(hù)，現(xiàn)場安裝架設(shè)測量設(shè)備，測量前的準(zhǔn)備工作耗時(shí)較多。測量工作效率仍有很大提升空間。管子密集、空間狹小的情況下會導(dǎo)致測量受限，拉繩測量受限較多，且這種測量手段并不精確，測量時(shí)間較長，通?？蛻魷y量一個(gè)船體部分12根管道需要一天的時(shí)間，另外由于在船艙里進(jìn)行測量時(shí)施工噪音、測量環(huán)境、安全等因素干擾，整體對操作人員的體能挑戰(zhàn)非常之大。
而攝影測量、光筆測量雖然相對受限較少，但也都是需要通過逐對法蘭測量，逐根合攏管數(shù)據(jù)處理和設(shè)計(jì)。下圖這樣的多管場景下，設(shè)計(jì)過程中無法進(jìn)行多管走線和空間位置協(xié)調(diào)。因其走線有時(shí)并不協(xié)調(diào)，甚至發(fā)生干涉，且在設(shè)計(jì)階段無從檢查驗(yàn)證，要等到合攏時(shí)才發(fā)現(xiàn)。
CREAFORM 形創(chuàng)推薦的手持式三維掃描測量解決方案
在仔細(xì)聆聽了客戶的底層訴求，即客戶需要快速采集兩端法蘭盤數(shù)據(jù)，兩端間隔法蘭盤通過底面和墻面公共數(shù)據(jù)連接，掃描完成后直接保存.STL格式數(shù)據(jù)，經(jīng)過討論之后，我們向客戶推薦了其旗艦款計(jì)量級便攜式激光三維掃描儀 HandySCAN BLACK 系列，該系列的三維掃描儀精度達(dá) 0.025mm，掃描區(qū)域廣，由 11 條藍(lán)色激光十字線覆蓋，每秒測量次數(shù)高達(dá) 130 萬次，可快速實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到文件待用的工作流程。
2021年剛過完元旦新年，客戶就邀請我們上門了，當(dāng)我們帶著設(shè)備進(jìn)到船體內(nèi)部進(jìn)行掃描時(shí)，盡管此前已經(jīng)做足了心理準(zhǔn)備，但當(dāng)看到現(xiàn)場環(huán)境的那一刻，還是倒吸了一口涼氣。船體內(nèi)空間非常有限，狹窄處僅容一人通過，周圍環(huán)境也非常糟糕，所以客戶要求快速又高精度的設(shè)備的用意一望而知，我們僅花了10 分鐘左右的時(shí)間就完成了掃描，當(dāng)然加上現(xiàn)場環(huán)境清理和貼點(diǎn)等準(zhǔn)備工作，共計(jì)40分鐘，與客戶以往一整天的測量時(shí)間相比，確實(shí)有了質(zhì)的飛躍！另外，為進(jìn)一步完善該解決方案，CREAFORM 形創(chuàng)團(tuán)隊(duì)和客戶一起潛心研究盡可能縮短準(zhǔn)備時(shí)間的方案，經(jīng)過深度討論，終于總結(jié)出一個(gè)可行的方案：通過在磁性膠片或卡片上預(yù)設(shè)目標(biāo)點(diǎn)，然后將其吸附在法蘭、管子、支架、艙壁等位置，可快速完成目標(biāo)點(diǎn)的布置和拆除，且重復(fù)利用率高；而對于非磁性材質(zhì)的法蘭，則可通過夾子、彈性卡扣快速固定。通過這個(gè)方案，準(zhǔn)備時(shí)間隨即縮短至 10 分鐘。也就是說，從進(jìn)入船體到離開，整個(gè)測量工作可控制在 20 分鐘內(nèi)完成。這無疑是十分理想的測量方案！
操作空間受限、狹窄處僅容一人通過
實(shí)現(xiàn)批量測量和批量設(shè)計(jì)
使用 CREAFORM 形創(chuàng)的計(jì)量級三維激光掃描儀 HandySCAN BLACK 對一個(gè)小區(qū)域的多對合攏管法蘭進(jìn)行批量掃描測量（見上圖），測量后獲取現(xiàn)場法蘭管子的三維模型，然后將掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入 CREAFORM 形創(chuàng)的尺寸檢測軟件模塊 VXinspect中提取數(shù)據(jù)特征、分析所測量的法蘭盤之間的數(shù)據(jù)、生成 PDF 檢測報(bào)告；當(dāng)然，該三維掃描數(shù)據(jù)同樣可以直接導(dǎo)入客戶現(xiàn)有的 Geomagic ControlX、Polyworks等逆向工程軟件中對模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
單個(gè)法蘭的數(shù)據(jù)處理工作可在 2 分鐘內(nèi)完成，即提取每個(gè)法蘭4個(gè)螺栓孔的中心點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)（見上圖），獲得法蘭空間位置和姿態(tài)。然后將這些坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入造船廠現(xiàn)有的設(shè)計(jì)軟件中（如SPD、AM、CATIA等）進(jìn)行合攏管設(shè)計(jì)出圖。由于便攜式三維激光掃描儀可以一次掃描獲取多對法蘭的三維模型數(shù)據(jù)，同時(shí)覆蓋其周邊的參照物如艙壁、支架等，因此通過批量掃描的數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)多個(gè)合攏管的批量設(shè)計(jì)，并依托設(shè)計(jì)軟件的三維場景直觀查看各連接管的材質(zhì)級別、表面處理、法蘭標(biāo)準(zhǔn)等信息，在合攏管設(shè)計(jì)時(shí)有效控制管子的走線、更好地進(jìn)行空間協(xié)調(diào)布局、規(guī)避障礙物。
進(jìn)一步融合的解決方案
市場上現(xiàn)有的合攏管測量解決方案繁多，各大造船廠商的測量方法、設(shè)計(jì)軟件、再現(xiàn)機(jī)及控制指令格式，都是自成體系各自獨(dú)立，不能互相兼容。
通過將本三維掃描測量解決方案與現(xiàn)有的解決方案進(jìn)行融合，即只改善獲取數(shù)據(jù)的手段，通過三維掃描獲取測量數(shù)據(jù)，然后將其導(dǎo)入船廠既有船舶設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸出再現(xiàn)機(jī)指令，利用既有解決方案已經(jīng)配置的再現(xiàn)機(jī)。只這一步，就可快速解決以往耗時(shí)費(fèi)力的測量挑戰(zhàn)，提升測量工作的效率和精度的同時(shí)，加速合攏管制作的效率。
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