船体分段测量点数据与CAD模型自动匹配方法研究

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.针对目前船厂通常采用全站仪进行测量,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.该算法分粗匹配与精匹配两部分,粗匹配采用主元分析(PCA)法来缩小测量点集与CAD模型点集间的错位,通过搜索最近点法来确定对应点对;精匹配以粗匹配的结果作为初始位置,采用欧拉旋转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,该算法不需要明确测量点与CAD模型点的对应关系,能自动匹配二者,准确地评价船体分段建造精度,为后续装配提供依据.

考虑工程约束的船体分段测量点集匹配方法

为了能准确分析船体分段的建造误差,给出合理的修改方案,船体分段测量点数据与CAD模型的最佳匹配是关键.传统的匹配算法不考虑船体分段测量点带有的船舶工程约束,得出的匹配结果往往不能满足工程实际要求.针对此问题,提出一种考虑船舶工程约束的船体分段测量点集自动匹配算法,该算法利用奇异值分解(SVD)法得到匹配初值,利用权值向量实现对不同方向上精度要求的误差分配,利用多目标优化法,把水平度、垂直度、平面度、直线度等工程约束引入到优化目标函数中,然后求解非线性多目标优化模型进而得出最佳匹配结果.实例表明,该算法能够在满足工程约束的前提下,获得最合理的匹配结果,为后续装配提供依据.

船体分段三维数字化测量数据配准

船体分段测量数据与CAD模型的配准,直接影响船体分段的制造几何误差分析和制造精度评价.针对船体分段装配工艺以及测量数据点集的分布特点,提出了一种基于单位四元数的Levenberg-Marquardt非线性迭代的最优配准算法.首先用一定的基准(肋骨对齐)对测量的角点数据进行初始变换,然后用单位四元数算法对初始变换后的数据和CAD模型进行粗配准,使变换后的船体分段测量数据与CAD模型数据处于小误差状态,最后采用基于L-M非线性迭代法求全局最优配准参数.实验结果表明,该算法能很好地反映船体分段建造中的实际情况,为船体分段的后续装配提供指导性的依据.