阅读说明：本技术 一种船台统一基准建立方法及装置 (Building method and device for uniform benchmark of slipway ) 是由 刘兴海 傅新皓 苗凤超 刘凯 刘欣刚 焦东成 赵玉岩 鄂强 于 2019-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明提出的是一种船台统一基准建立方法及装置。用于造船技术领域船台阶段施工各类工况和空间的船台统一基准装置分为三类,包括A类装置、B类装置和C类装置。本发明采用船台统一基准装置,消除因测量过远引起的多次测量转站误差；为遮挡情况下的高精度临时基准建立打好基础,消除因遮挡造成的多次测量转站误差。本发明建立的船台统一基准可有效消除数字化测量系统因转站造成的累积误差,拓宽测量系统的适用范围,且无需对系统本身做出任何修改,装置简便实用,安装操作简单,可有效提高各类先进数字化测量系统的测量精度,为船舶的高精度测量及建造提供了有力保障,有广泛的市场前景。适宜作为消除转站误差应用。(The invention provides a building method and device for a uniform reference of a slipway. The uniform reference device for the shipway in the shipbuilding technical field is divided into three types, including A type device, B type device and C type device. The invention adopts the uniform reference device of the shipway, eliminates the error of multiple measurement transfer stations caused by over-long measurement; a good foundation is established for a high-precision temporary reference under the shielding condition, and the error of multiple measurement transfer caused by shielding is eliminated. The building of the shipway unified standard can effectively eliminate the accumulated error of the digital measuring system caused by the station transfer, broaden the application range of the measuring system, does not need to modify the system, has simple and practical device and simple installation and operation, can effectively improve the measuring precision of various advanced digital measuring systems, provides powerful guarantee for the high-precision measurement and construction of ships and has wide market prospect. The method is suitable for eliminating the error of the transfer station.)

一种船台统一基准建立方法及装置

技术领域

本发明提出的是船舶制造领域测量精度的控制方法，主要应用于船舶船台数字化测量时减少转站累积误差。具体地说是一种船台统一基准建立方法及装置。

背景技术

数字化测量技术是现代船舶数字化制造技术的重要组成部分，是以各种数字化测量设备为实施工具，利用数字化测量系统高精度的测量、控制和分析能力，对待测对象实施快速精确自动化的测量，获取准确形状尺寸或空间位置信息。常见的数字化测量系统包括电子经纬仪、全站仪、跟踪仪、摄影测量系统等。然而，数字化测量系统的测量精度受各个测量仪器测量能力限制，参差不齐。测量仪器的测量能力除仪器自身因素无法再加以优化改进之外，还经常受到一个关键因素影响即由转站引起的测量累积误差。

因转站引起的测量累积误差随转站次数的增加而不断累积，严重影响了先进测量系统的测量精度。各类测量系统转站的原因主要有两点：一是当测量范围过大时，待测对象体量很大，激光类测量仪器会随距离增加而光路发散，测量精度会随距离增加而逐渐递减，导致单次测量无法完成，需要接续转站测量；二是测量对象的局部待测点被遮挡，初期测量的位置将测量后续待测点的光路遮挡，无法完成后续测量时，需要接续转站测量。先进的数字化测量系统应用到造船领域时，因船舶的尺寸长且结构、线形复杂，现场施工测量过程中经常因测量范围大和遮挡问题需要转站，转站误差严重影响了测量精度，如何消除此部分误差提高测量精度进而提高船舶建造质量和效率已成为亟待解决的问题。

有专利申请号201710091958.X，申请公布号CN106878947A提出一种室内定位方法及装置；专利申请号201810065179.7，申请公布号CN108267089A提出利用激光跟踪仪测量大型环状物体的基准网；专利申请号201510229560.9，申请公布号CN105163382A提出一种室内区域定位优化方法及系统；专利申请号201410433361.5，授权公告号CN104180822B提出一种变形监测基准点稳定性检验方法，虽然都提出了一些新的测量方法和坐标运算解算方法，但都未对其方法中可能由转站引起的误差的消除进行描述，也未对消除误差的装置的具体形式和布置方式进行描述。

发明内容

为了能够消除船舶船台数字化测量时转站累积误差，本发明提出了一种船台统一基准建立方法及装置。该方法一方面通过设计不同空间位置安装需求的船台统一基准建立装置，建立三维空间大尺寸范围的船台统一基准，消除因测量距离过远引起的多次测量转站误差；另一方面，为遮挡情况下的高精度临时基准建立打好基础，消除因遮挡造成的多次测量转站误差，解决船舶船台数字化测量时转站累积误差的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种船台统一基准建立方法，针对整个船台三维空间提出了消除转站累积误差的方法，包括室内船台和室外船台，从地面到墙面到高空范围内详细设计了不同的装置和不同的布置方法：

用于造船技术领域船台阶段施工各类工况和空间的船台统一基准装置分为三类，包括A类装置、B类装置和C类装置；

其中，A类装置主要针对地面以上10m以下统一基准的建立；B类装置主要针对10m以上统一基准的建立；C类装置主要针对地面区域及10m以上统一基准的建立；

C类装置功能上包含B类装置，当需要长期设置靶标或靶球时，10m以上范围不需要保护罩的，可选用B类装置；其它地面和空中需要保护罩的，即临时安装靶标或靶球的，均选用C类装置。

三类装置在船台三维空间中均匀布置，布置后的装置所在的位置即为船台统一基准点的原始位置；后期将对此位置进行标定，布置的基本原则为，应尽量保证在统一基准建立的船台三维空间范围内，任选一点放置测量仪器后，测量仪器可以捕捉到不被遮挡的三个统一基准点；

其中，空间范围通常指200m宽×500m长×100m高的范围内，但也可拓宽至整个工厂或区域，需要拟合和处理更多的点，但建立原则和装置形式不变；

A、B、C三类装置上设置有与数字化测量系统用靶球或靶标匹配的圆柱形通孔，可以兼容多种测量系统靶标或标球的快速安装和更换；

其中，通常在高空间隔布置360°棱镜以满足入射角过大引起的测量偏差；

对于室内船台或有跨柱的露天船台，可综合选用A、B、C三类装置按分类原则进行布置，对于完全露天的船台，主要在地面布置A类和C类装置，分别布置于地面及地面以下；

其中，在地面布置C类装置时通常在地面开一个C类装置外径+4～+6mm的柱状深孔，孔深为C类装置长度+2～+5mm；

此类布置方法也可拓宽到其他露天或室内空间，布置统一基准，用于消除前后道工艺流程多次引起的转站误差；

当需要在船体内部空间测量时，可通过临时布置适当类型装置的方式，通过外部建立的全船统一基准，生成临时统一基准，新基准引起的测量误差可控制在0.02mm以内。

一种船台统一基准建立方法的实施步骤为：

1、确定所需布置的船台的空间尺寸范围；

2、确定空间内可能放置被测对象的位置，估算可能受遮挡的空间；预筛选定可以建立统一基准点的位置，以方便地面打地脚或开孔，或空间焊接牢固为原则，为后续布置做准备。

3、设计各类装置在所需布置空间内的布置间距、空间高度，以可以快速捕捉三个统一基准点为原则，通常船台长度方向以10m～15m为间距布置，高度方向通常在10m～20m高度内布置两到三层，并视具体情况做具体调整；

4、布置方案确定好以后，设置A类装置的位置预先打好地脚，装置摆放到合适位置后，锁紧地脚螺栓；

设置B类装置的位置需要事先打磨跨柱或连接结构的待焊接部位；同时打磨B类装置待焊接部位，必要时可能需要进行相贯线焊接，此时需磨开定位焊接的底座，切割主筒体，并将底座移位后定位焊接牢固；

设置C类装置的位置需要预先在地面开孔，通常在地面开一个C类装置外径+4～+6mm的柱状深孔，孔深为C类装置长度+2～+5mm。开好孔后，将C类装置***开孔后调整垂直度及水平度后固定，在缝隙处灌胶泥等封缝材料，完成固定。

5、装置布置好以后，安装靶标靶球，开展统一基准测量评差工作，并定期复查沉降情况，维护统一基准点位置信息。

一种船台统一基准建立方法应用的三类船台统一基准装置包括A类装置、B类装置和C类装置：

A类装置的结构及制作过程为：

据图1和图2所示，在矩形座板A上焊接有圆柱形的主筒体A，并通过肋板增加结构强度，主筒体A的顶部焊接有圆形的上盖板，上盖板的中心通过倒角的坡口A焊接有连接块A,连接块A的中心贯穿有通孔用于连接靶标或靶球座，连接块A通过螺纹与防尘盖A连接罩住通孔。

（1）上盖板、主筒体A、座板A、肘板和连接块A之间通过焊接方式连接成一个整体，其中上盖板或座板A与主筒体A之间可间断焊接，上盖板与连接块A之间的坡口A四周满焊焊脚3mm。

（2）防尘盖A与连接块A采用螺纹连接，上盖板与连接块A焊接完成后，机铣连接块A的上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm；再将连接块A进行螺纹加工，并与防尘盖A装配。

（3）连接块A上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（4）连接块A的通孔与上表面垂直度优于0.015 mm。

（5）主筒体A上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（6）上盖板材质为304不锈钢，主筒体A材质为碳钢，座板A材质为Q235，肘板材质为Q235，连接块A材质为304不锈钢，防尘盖A材质为304不锈钢。

（7）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

B类装置的结构及制作为：

据图3和图4所示，在圆柱形的主筒体B内底部焊接有圆形的座板B，主筒体B的顶部通过倒角的坡口B焊接有连接块B，在连接块B的中心贯穿有用于连接靶标或靶球座的通孔。

（1）连接块B、主筒体B和座板B之间通过焊接方式连接，主筒体B与座板B之间可采用定位焊。

（2）主筒体B与连接块B装配焊接完成后，整体机铣上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm。

（3）连接块B上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（4）连接块B的通孔与上表面垂直度优于0.015mm。

（5）主筒体B上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（6）主筒体B、连接块B和座板B材质均为304不锈钢。

（7）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

C类装置的结构及制作为：

据图5、图6和图7所示，在圆柱形的主筒体C内底部焊接有圆形的座板C，主筒体C的上部通过倒角的坡口C焊接有连接块C，在连接块C的中心贯穿有用于连接靶标或靶球座的通孔，连接块C上部的主筒体内壁上还设有滑槽，滑槽内装配有均布在圆形防尘盖C外圆周的四个凸块，防尘盖C装配在主筒体C的顶部，并罩住连接块C上的通孔，防尘盖C的上面还设有用于安装与拆卸的两个螺纹孔，连接块C内腔顶部至滑槽设有用于安装防尘盖C上凸块的键槽。

（1）主筒体C、连接块C和座板C之间通过焊接方式连接，主筒体C与座板C之间可采用定位焊。

（2）主筒体C与连接块C装配焊接完成后，整体机铣连接块C上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm；再加工主筒体C内的环槽，将加工后的防尘盖C进行装配，其中防尘盖C凸块装配在主筒体C环槽内，防尘盖C上的螺纹用于安装与拆卸连接使用。

（3）连接块C上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（4）连接块C的通孔与上表面垂直度优于0.015mm。

（5）主筒体C上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（6）主筒体C、连接块C和座板C材质均为304不锈钢。

（7）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

积极效果，由于本发明采用船台统一基准装置，消除因测量过远引起的多次测量转站误差；为遮挡情况下的高精度临时基准建立打好基础，消除因遮挡造成的多次测量转站误差。本发明建立的船台统一基准可有效消除数字化测量系统因转站造成的累积误差，拓宽测量系统的适用范围，且无需对系统本身做出任何修改，装置简便实用，安装操作简单，可有效提高各类先进数字化测量系统的测量精度，为船舶的高精度测量及建造提供了有力保障，有广泛的市场前景。适宜作为消除转站误差应用。

附图说明

图1为A类船台统一基准装置主视图；

图2为A类船台统一基准装置俯视图；

图3为B类船台统一基准装置主视图；

图4为B类船台统一基准装置俯视图；

图5为C类船台统一基准装置主视图；

图6为C类船台统一基准装置俯视图；

图7为C类船台统一基准装置D-D剖面图。

图中，1.上盖板，2.主筒体A，2.1.主筒体B，2.2.主筒体C，2.2.1.滑槽，3.座板A，3.0.螺栓孔，3.1.座板B，3.2.座板C，4.肋板，5.连接块A，5.1.连接块B，5.2.连接块C，5.0.通孔，5.0.0.坡口A，5.0.1.坡口B，5.0.2.坡口C，6.防尘盖A，6.1.防尘盖C，6.1.1.凸块，6.1.2.螺纹孔。

具体实施方式

一种船台统一基准建立方法，针对整个船台三维空间提出了消除转站累积误差的方法，包括室内船台和室外船台，从地面到墙面到高空范围内详细设计了不同的装置和不同的布置方法：

用于造船技术领域船台阶段施工各类工况和空间的船台统一基准装置分为三类，包括A类装置、B类装置和C类装置；

其中，A类装置主要针对地面以上10m以下统一基准的建立；B类装置主要针对10m以上统一基准的建立；C类装置主要针对地面区域及10m以上统一基准的建立；

C类装置功能上包含B类装置，当需要长期设置靶标或靶球时，10m以上范围不需要保护罩的，可选用B类装置；其它地面和空中需要保护罩的，即临时安装靶标或靶球的，均选用C类装置。

三类装置在船台三维空间中均匀布置，布置后的装置所在的位置即为船台统一基准点的原始位置；后期将对此位置进行标定，布置的基本原则为，应尽量保证在统一基准建立的船台三维空间范围内，任选一点放置测量仪器后，测量仪器可以捕捉到不被遮挡的三个统一基准点；

其中，空间范围通常指200m宽×500m长×100m高的范围内，但也可拓宽至整个工厂或区域，需要拟合和处理更多的点，但建立原则和装置形式不变；

A、B、C三类装置上设置有与数字化测量系统用靶球或靶标匹配的圆柱形通孔，可以兼容多种测量系统靶标或标球的快速安装和更换；

其中，通常在高空间隔布置360°棱镜以满足入射角过大引起的测量偏差；

对于室内船台或有跨柱的露天船台，可综合选用A、B、C三类装置按分类原则进行布置，对于完全露天的船台，主要在地面布置A类和C类装置，分别布置于地面及地面以下；

其中，在地面布置C类装置时通常在地面开一个C类装置外径+4～+6mm的柱状深孔，孔深为C类装置长度+2 ～+5mm；

此类布置方法也可拓宽到其他露天或室内空间，布置统一基准，用于消除前后道工艺流程多次引起的转站误差；

当需要在船体内部空间测量时，可通过临时布置适当类型装置的方式，通过外部建立的全船统一基准，生成临时统一基准，新基准引起的测量误差可控制在0.02mm以内。

一种船台统一基准建立方法的实施步骤为：

1、确定所需布置的船台的空间尺寸范围；

2、确定空间内可能放置被测对象的位置，估算可能受遮挡的空间；预筛选定可以建立统一基准点的位置，以方便地面打地脚或开孔，或空间焊接牢固为原则，为后续布置做准备。

3、设计各类装置在所需布置空间内的布置间距、空间高度，以可以快速捕捉三个统一基准点为原则，通常船台长度方向以10m～15m为间距布置，高度方向通常在10m～20m高度内布置两到三层，并视具体情况做具体调整；

4、布置方案确定好以后，设置A类装置的位置预先打好地脚，装置摆放到合适位置后，锁紧地脚螺栓；

设置B类装置的位置需要事先打磨跨柱或连接结构的待焊接部位；同时打磨B类装置待焊接部位，必要时可能需要进行相贯线焊接，此时需磨开定位焊接的底座，切割主筒体，并将底座移位后定位焊接牢固；

设置C类装置的位置需要预先在地面开孔，通常在地面开一个C类装置外径+4～+6mm的柱状深孔，孔深为C类装置长度+2～+5mm，开好孔后，将C类装置***开孔后调整垂直度及水平度后固定，在缝隙处灌胶泥等封缝材料，完成固定。

5、装置布置好以后，安装靶标靶球，开展统一基准测量评差工作，并定期复查沉降情况，维护统一基准点位置信息。

一种船台统一基准建立方法应用的三类船台统一基准装置包括A类装置、B类装置和C类装置：

A类装置的结构及制作过程为：

据图1和图2所示，在矩形座板A3上焊接有圆柱形的主筒体A2，并通过肋板4增加结构强度，主筒体A的顶部焊接有圆形的上盖板1，上盖板的中心通过倒角的坡口A5.0.0焊接有连接块A5,连接块A的中心贯穿有通孔5.0用于连接靶标或靶球座，连接块A通过螺纹与防尘盖A6连接罩住通孔。

（1）上盖板、主筒体A、座板A、肘板和连接块A之间通过焊接方式连接成一个整体，其中上盖板或座板A与主筒体A之间可间断焊接，上盖板与连接块A之间的坡口A四周满焊焊脚3mm。

（2）防尘盖A与连接块A采用螺纹连接，上盖板与连接块A焊接完成后，机铣连接块A的上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm；再将连接块A进行螺纹加工，并与防尘盖A装配。

（3）连接块A上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（8）连接块A的通孔与上表面垂直度优于0.015mm。

（9）主筒体A上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（10）上盖板材质为304不锈钢，主筒体A材质为碳钢，座板A材质为Q235，肘板材质为Q235，连接块A材质为304不锈钢，防尘盖A材质为304不锈钢。

（11）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

B类装置的结构及制作为：

据图3和图4所示，在圆柱形的主筒体B2.1内底部焊接有圆形的座板B3.1，主筒体B的顶部通过倒角的坡口B5.0.1焊接有连接块B5.1，在连接块B的中心贯穿有用于连接靶标或靶球座的通孔.

（1）连接块B、主筒体B和座板B之间通过焊接方式连接，主筒体B与座板B之间可采用定位焊。

（2）主筒体B与连接块B装配焊接完成后，整体机铣上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm。

（3）连接块B上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（8）连接块B的通孔与上表面垂直度优于0.015mm。

（9）主筒体B上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（10）主筒体B、连接块B和座板B材质均为304不锈钢。

（11）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

C类装置的结构及制作为：

据图5、图6和图7所示，在圆柱形的主筒体C2.2内底部焊接有圆形的座板C3.2，主筒体C的上部通过倒角的坡口C5.0.2焊接有连接块C5.2，在连接块C的中心贯穿有用于连接靶标或靶球座的通孔，连接块C上部的主筒体内壁上还设有滑槽2.2.1，滑槽内装配有均布在圆形防尘盖C6.1外圆周的四个凸块6.1.1，防尘盖C装配在主筒体C的顶部，并罩住连接块C上的通孔，防尘盖C的上面还设有用于安装与拆卸的两个螺纹孔6.1.2，连接块C内腔顶部至滑槽设有用于安装防尘盖C上凸块的键槽。

（1）主筒体C、连接块C和座板C之间通过焊接方式连接，主筒体C与座板C之间可采用定位焊。

（2）主筒体C与连接块C装配焊接完成后，整体机铣连接块C上平面，最后加工通孔，其中，通孔孔径依据连接的靶标或靶球座具体尺寸调整，通常为Φ6.35mm；再加工主筒体C内的环槽，将加工后的防尘盖C进行装配，其中防尘盖C凸块装配在主筒体C环槽内，防尘盖C上的螺纹用于安装与拆卸连接使用。

（3）连接块C上表面机加工处理，平面度公差0.02mm。

（8）连接块C的通孔与上表面垂直度优于0.015mm。

（9）主筒体C上、下端口下料平整度优于0.5mm。

（10）主筒体C、连接块C和座板C材质均为304不锈钢。

（11）图中注明倒角处做2mm倒角，未注明倒角处做常规倒角处理，碳钢构件涂漆处理。

本发明的特点：

1、通过三类船台统一基准装置，囊括了造船技术领域船台阶段施工需要建立统一基准的各类工况和空间，适用性广，操作性强。

2、通过建立统一基准网，消除了造船过程中因转站引起的测量累积误差，有效提高造船精度和质量。

3、本发明消除数字化测量系统累积误差的方法无需修改测量系 统本身任何系统及设备，成本低。

本发明消除数字化测量系统累积误差的方法可使用于多种测量系统，兼容性强，市场前景广泛。