現代船舶數字化制造的測量技術創新思考研究

曹偉

摘要：在科技技術、船舶制造技術不斷發展的當下，船舶數字化制造測量技術也在不斷創新?？陀^來講，傳統船舶制造模式相對分散，質量、效率、能耗無法把控，已經無法滿足當前現代船舶制造工作發展進步。針對超大空間船舶制造來說，精密測量難度較大，積極借助數字化船舶制造測量技術，可以解決這一技術難題。本文將借助網絡多站模式的非正交控網絡，構建出大空間整體結構化三維測量技術，保障船舶制造測量技術的科學性、精密性，為數字化船舶制造打下良好基礎保障。

關鍵詞：船舶制造;數字化;測量技術

我國現代船舶制造一般采用“巨型總段建造”工藝開展施工，船舶尺寸可以達到十幾米甚至上百米的空間范圍，船舶制造測量手段也介于傳統測量手段和精準測量手段之間，很難滿足大尺寸船舶制造實際需求，對大尺寸精準測量技術提出了巨大挑戰。wMPS室內空間測量定位系統作為一種具備科學性、高效性的測量手段，可以有效滿足大尺寸、高精度船舶制造測量需求，可以與數字化技術緊密結合，滿足當代船舶制造測量工作需求。近年來室內空間測量定位系統已經積極融入到了船舶制造領域當中，并獲得了諸多效果和成績，為大尺寸船舶制造工作奠定了良好的技術支持和基礎保障。

1我國船舶制造測量技術現狀

船舶制造生產過程中，需要通過切割、加工、焊接等手段，完成船舶生產制造。為了把控船舶制造加工精準度，必須要對各部件裝配過程進行整體監控，把控各個部件的精準度。結合我國各大船廠當前所使用的船舶制造測量技術來看，大多借助人工測量形式，利用尺子、樣板樣箱、水準儀等測量儀器，對船舶制造部件進行測量，完成一維、二維測量需求。在三維測量時，則會利用全站儀開展測量。當前部分船廠現有的測量手段相對落后，很難實現數字化發展要求，無法結合船舶制造部件實際需求構建出數字化三維模型，更無法將測量數據實時反饋給設計部門，很難提升船舶制造精準度。船廠在測量大尺寸部件時，往往會利用全站儀開展測量，雖然全站儀具備易攜帶、靈活、量程遠等特點，但是隨著數字化船舶制造的不斷發展，全站儀測量局限性日漸凸顯。全站儀在開展測量時，只能覆蓋自身測量空間，針對大型復雜船舶制造現場測量來說，因為視線遮擋等諸多問題，會造成測量數據信息誤差，無法滿足大尺寸船舶精準測量需求。此外，全站儀這種單站極坐標測量系統，很難滿足多個測量任務需求，在實時共享測量數據層次上也受到一定的局限，無法滿足現代數字化船舶制造需求。

2wMPS整體結構測量思路

wMPS室內空間測量定位系統是在GPS技術基礎上，將傳感測量定位內容，融入到了系統范圍當中。作為一種具有高效性的測量技術手段，wMPS室內空間測量定位系統在航空航天、船舶制造等諸多工業當中，存在巨大應用價值。針對船舶制造測量領域來說，wMPS系統在實施過程中，可以構建出多站立體網絡結構，執行較大空間整體測量任務。測量單元以網絡形式結構進行擴展，整體結構化測量模式通過多觀測量交會，在擴展量程的基礎上，還可以依靠高精準度幾何約束、冗余測量平差方法來提升測量精準度。借助wMPS對船臺下分段開展動態監測，借助大量高精度測量數據對各個部件開展快速精確調節，控制掌握各個部件的尺寸，有效提升了測量效率，提高了船舶生產測量自動化、數字化。

3wMPS整體結構測量應用策略

3.1測量系統布局設計

在船舶制造生產實踐中分析出了影響船舶制造測量精準度的主要因素，針對分布式系統來講，影響船舶制造測量精準度的主要因素是“發射站空間構成”。傳統全站儀設備因為存在一定的局限性，在施工現場會出現遮擋等問題，造成發射站信號無達到達被測量位置，這就會直接影響了全站儀測量的效果和結果。那么在這里借助wMPS發射站，便可以有效解決這個問題。wMPS發射站開展測量工作過程中，一般會借助激光發射的手段，在一定接受范圍當中，構建出固定角度旋轉發散區域。為了確保wMPS測量精準性，需要科學合理的開展發射站布局，覆蓋盡量多的待測區域。結合發射站和接收器的結構參數，明確交會系統誤差性，從而科學合理開展數值仿真的測算。通過現場調試，合理開展發射站布局工作，將空間構成的影響降至最小。在制定發射器布局方案時，結合各項影響因素構建出評價函數，與此同時借助數值仿真手段分析測量誤差。

3.2復雜空間快速組網技術

當前船廠在開展船舶制造過程中，生產環境和工作區域較為復雜和混亂，這樣往往會導致出現測量結果不全面、精準性較差等等諸多問題，對船舶制造作業帶來不良影響和難度。那么在開展船舶制造部件測量過程中，工作人員可以將wMPS發射站引入其中，配合全站儀設備，構建出動靜結合的發射站測量布局。在發射站測量布局當中，wMPS發射站為固定點測量，對主要測量區域開展測量。全站儀則作為輔助設備構建移動測量布局，對遮擋部位開展有針對性的測量，實現遮擋區域測量補充目的。

為了有效解決快速定向組網等相關問題，可以考慮借助測量領域的“后方交會思想”。在wMPS發射站與全站儀測量數據支撐下，以此來構建出無縫集成三維控制模式，優化組網定向參數，實現網絡在線差分補償，全面提升測量精準度。

3.3自適應測量技術

當前很多船型設計更加多樣和復雜，不僅為船舶制造工作增加了難度，而且對船舶制造測量工作帶來了較大挑戰。很多船舶制造過程中內部遮擋問題較為嚴重，因為可允許布局空間較小，一定程度的給測量工作提出了更高的要求。當前如果想要保障船舶制造測量工作的精密性，那么就必須要更新傳統測量工作思想與測量技術設備。借助“空間后方交會思想”，合理開展點光掃描測量。在開展船舶制造部件測量時，結合船舶部件的需求，融入多接收器測量靶技術，并設置至少六個測量靶接收器。多接收器測量靶技術當中，可以通過接觸式測頭對測量靶接收器進行激光跟蹤、坐標定點。結合測量靶接收器設置情況，分析出測量靶到發射站之間的位置坐標，在坐標數據計算的支撐下，明確wMPS發射站到測量靶接收器位置，在精準數據基礎保障下，實現測量工作精密性需求。在把控發射站位置坐標關系后，結合發射站光平面轉換到一個坐標體系之下，實現偽交會測量，通過對超定方程組的解算來獲取測量靶與儀器之間的位置關系。

結束語

總而言之，隨著數字化制造技術在船舶制造領域不斷深入，精度制造理念已經成為現代船舶制造的主流方向和發展趨勢，并且貫穿和融入于現代船舶制造工藝流程當中的測量技術當中?？臻g坐標測量定位技術，已經成為船舶制造測量技術的重要發展方向，為了促進現代船舶制造技術的不斷發展，應該深入對wMPS室內空間測量定位系統進行分析和研究，保障船舶制造測量技術的精準性，為我國現代船舶建造業務可持續發展奠定良好的技術基礎和保障。

參考文獻

[1]陳凌宙， 朱世棟， 孟軍鋒， et al. 智能制造環境下的船舶企業網絡空間安全建設思考[C]// 2018年數字化造船學術交流會議. 0.

[2]趙建國， 劉新宇， 于思陽. 飛機大型復雜構件三維數字化協同測量方法研究*[J]. 航空制造技術， 2018， 61（5）：55-59.

[3]鐘日良， 馬軍， 蘇亮， et al. 數字化檢測技術在復合材料制造過程中的應用[J]. 航空制造技術， 2018， 61（16）：74-78.

[4]潘冬偉， 程慶和. 物聯網技術在船舶數字化建造中的應用研究[C]// 2018年數字化造船學術交流會議. 0.

[5]馬超. “互聯網+船舶檢驗”發展思考[J]. 中國水運（下半月）， 2019， 19（02）：84-85+127.