一种船舶总段对接调姿方法、系统、介质及设备技术方案

本申请提供一种船舶总段对接调姿方法、系统、介质及设备。调姿方法提出刚性不动点的概念,使对接船舶总段类型由小刚性分区拓展到了大型柔性总段,不局限于小型刚性总段。使用位姿判断点作为调整指令的参考数据,不需理解对接解算原理,只需实时测量点云带入方法，便可计算出具有有限个位姿判断点的位姿判断点云实时参数，并与对接后位姿判断点云相比计算出位姿偏差，工作人员根据位姿偏差进行船舶总段的位姿调整即可。同时，本申请提出了对测量点以投票形式进行与特征点的配对,还提出了可量化的对接测量数据质量评估方式。本申请迎合了现场施工人员的调整习惯与直觉,降低了对接过程的门槛，降低对接过程的时间和人力消耗，提高造船效率。高造船效率。高造船效率。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶总段对接调姿方法、系统、介质及设备


[0001]本申请涉及船舶制造领域，具体而言，涉及一种船舶总段对接调姿方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]船舶总段是指按船体建造的工艺需要及船体结构的特征，对主船体沿船长方向进行横向划分所形成的船体环形区段。
[0003]在当前主流的总段化造船技术中,总段对接作为总段建造的关键环节,需要使用广域的测量设备对总段进行跟踪测量,结合现场施工人员的判断与经验,一般使用对接车对总段下达调整对接指令操作。
[0004]在常规总段对接技术中，为了能够使船舶总段按照要求与其他总段顺利对接，需要不断调整船舶总段的位姿，为了得到船舶总段的位姿调整参数，工作人员需要不断的测量船舶总段上一些点位的参数，并通过复杂计算得到船舶总段对接调姿参数。整个调姿过程繁琐，调姿过程中采集判断的数据缺少有效的精度判断，调姿参数得出的过程门槛高，使用便捷性较差，相应的增加总段对接的时间和人力消耗，降低了船舶制造效率。假使调姿参数不合适，可能进一步船舶总段导致较大幅度的应力变化，严重可能损伤船舶总段的结构。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种船舶总段对接调姿方法、系统、介质及设备，其迎合了现场施工人员的调整习惯与直觉,降低了对接过程的门槛，降低对接过程的时间和人力消耗，提高造船效率。
[0006]第一方面，提供了一种船舶总段对接调姿方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S10、划分船舶总段的刚性分区，建立船舶总段的刚性不动点云O和每个刚性分区的测量点云M
j
，仿真得到由每个测量点云M
j
组成的测量点总云M到刚性不动点云O的映射关系矩阵T
o
；刚性不动点云O包含多个刚性点，多个刚性点相互之间的相对位置变化在预定范围内；M
j
表示第j个刚性分区的测量点云；
[0008]S20、建立船舶总段的位姿判断点云P，通过输入一组在同一时刻相同姿态下测量获得的测量点总云M0和位姿判断点云P0，然后由映射关系矩阵T
o
计算出一刚性不动点云O0，再计算出由刚性不动点云O0到位姿判断点云P0的映射关系矩阵T
p
；
[0009]S30、对船舶总段进行模拟对接，对接后在每个刚性分区中提取多个特征点形成每个分区的特征点云N
j
，由每个特征点云N
j
组成的特征点总云N通过映射关系矩阵T
o
得到对接后的刚性不动点云O
n
，由刚性不动点云O
n
通过映射关系矩阵T
p
得到对接后的位姿判断点云P
n
；
[0010]S40、在船舶总段完成对接前，根据测量的实时的测量点总云M的数据，在测量点总云M中找到与特征点总云N中的特征点匹配度最高的测量点，并给匹配度最高的测量点和特征点赋予相同的序号；
[0011]S50、进行由测量点总云M至特征点总云N的齐次变换匹配，齐次变化矩阵为T，评估与特征点具有相同序号的测量点的可靠性，进而判断出测量点总云M的可靠性是否满足预定要求；若不满足预定要求，则重复步骤S40和S50；若满足预定要求，则继续步骤S60；
[0012]S60、将特征点总云N乘上齐次变换矩阵T的逆矩阵，得到船舶总段当前姿态下实时的特征点总云N
t
，将实时的特征点总云N
t
与映射关系矩阵T
o
相乘得到实时刚性不动点云O
t
，将实时刚性不动点云O
t
与映射关系矩阵T
p
相乘得到实时的位姿判断点云P
t
，计算出实时的位姿判断点云P
t
与对接后的位姿判断点云P
n
的位姿偏差ΔP；位姿偏差包含各实时的位姿判断点与对接后的位姿判断点在三维空间上的位置偏差；
[0013]S70、将位姿偏差ΔP转换为调姿指令；调姿指令发送给用于船舶总段对接的对接车，以使对接车做出相应的动作，或调姿指令供工作人员参考以调整船舶总段的姿态。
[0014]在一种可实施的方案中，位姿判断点为船舶总段上的实体点，至少包括船舶总段的艏艉部底挠点和顶部四角水平点。
[0015]在一种可实施的方案中，划分出的刚性分区沿船舶总段的中纵剖面对称分布，对称的刚性分区中的测量点也被配置为沿船舶总段的中纵剖面对称分布。
[0016]在一种可实施的方案中，刚性不动点云的所有不动点都被配置在船舶总段的中纵剖面内。
[0017]在一种可实施的方案中，步骤S40包括以下步骤：
[0018]S41、计算出每个特征点相对于其余特征点的距离特征集；
[0019]S42、实时测量船舶总段的测量点的坐标数据，并且按照步骤S41的规则计算出每个测量点相对于其余测量点的距离特征集；
[0020]S43、建立测量点与特征点的相似度判断投票机制：在一个特征点与一个测量点的距离特征集合中，若存在相差在预定差值内的距离特征，则两者的相似度分数加一；按照前述规则计算出每一个测量点与每一个特征点之间的匹配度；
[0021]S44、为匹配度最高的特征点和测量点赋予相同的序号。
[0022]在一种可实施的方案中，步骤S50包括以下步骤：
[0023]S511、在每一个刚性分区中选取不少于三对相似度最高的测量点和特征点，每个刚性分区选出的测量点组成当前分区的临时测量点总云M
tem
，每个刚性分区选出的特征点组成临时特征点总云N
tem
，计算出每个分区中由临时测量点总云M
tem
到临时特征点总云N
tem
的临时齐次变换矩阵T
j
；T
j
表示第j个刚性分区对应的临时齐次变换矩阵；
[0024]S512、将每个测量点云M
j
使用对应的临时齐次变换矩阵T
j
进行变换；
[0025]S513、设定测量点与特征点的匹配误差阈值，将变换后的测量点与特征点作匹配，若匹配误差大于匹配误差阈值，则排除相应的测量点和特征点后，得到每个刚性分区的校正测量点云M
a
和校正特征点总云N
a
；
[0026]S514、计算出每个刚性分区由校正测量点云M
a
到校正特征点云N
a
的校正齐次变换矩阵T
a
；T
a
表示第a个刚性分区对应的校正齐次变换矩阵；
[0027]S515、计算出每个刚性分区内大于匹配误差阈值的测量点个数K，K的具体表达式为:
[0028][0029]其中，q表示测量点云M
j
中测量点的数量；
[0030]α表示测量点与特征点的匹配误差阈值,表征两个点距离相似的界限值；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶总段对接调姿方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、划分船舶总段的刚性分区，建立船舶总段的刚性不动点云O和每个刚性分区的测量点云M
j
，仿真得到由每个测量点云M
j
组成的测量点总云M到刚性不动点云O的映射关系矩阵T
o
；所述刚性不动点云O包含多个刚性点，多个所述刚性点相互之间的相对位置变化在预定范围内；M
j
表示第j个刚性分区的测量点云；S20、建立船舶总段的位姿判断点云P，通过输入一组在同一时刻相同姿态下测量获得的测量点总云M0和位姿判断点云P0，然后由映射关系矩阵T
o
计算出一刚性不动点云O0，再计算出由刚性不动点云O0到位姿判断点云P0的映射关系矩阵T
p
；S30、对船舶总段进行模拟对接，对接后在每个刚性分区中提取多个特征点形成每个分区的特征点云N
j
，由每个特征点云N
j
组成的特征点总云N通过映射关系矩阵T
o
得到对接后的刚性不动点云O
n
，由刚性不动点云O
n
通过映射关系矩阵T
p
得到对接后的位姿判断点云P
n
；S40、在船舶总段完成对接前，根据测量的实时的测量点总云M的数据，在测量点总云M中找到与特征点总云N中的特征点匹配度最高的测量点，并给匹配度最高的测量点和特征点赋予相同的序号；S50、进行由测量点总云M至特征点总云N的齐次变换匹配，齐次变化矩阵为T，评估与特征点具有相同序号的测量点的可靠性，进而判断出测量点总云M的可靠性是否满足预定要求；若不满足预定要求，则重复步骤S40和S50；若满足预定要求，则继续步骤S60；S60、将特征点总云N乘上齐次变换矩阵T的逆矩阵，得到船舶总段当前姿态下实时的特征点总云N
t
，将实时的特征点总云N
t
与映射关系矩阵T
o
相乘得到实时刚性不动点云O
t
，将实时刚性不动点云O
t
与映射关系矩阵T
p
相乘得到实时的位姿判断点云P
t
，计算出实时的位姿判断点云P
t
与对接后的位姿判断点云P
n
的位姿偏差ΔP；所述位姿偏差包含各实时的位姿判断点与对接后的位姿判断点在三维空间上的位置偏差；S70、将位姿偏差ΔP转换为调姿指令；所述调姿指令发送给用于船舶总段对接的对接车，以使对接车做出相应的动作，或所述调姿指令供工作人员参考以调整船舶总段的姿态。2.根据权利要求1所述的船舶总段对接调姿方法，其特征在于，所述位姿判断点为船舶总段上的实体点，至少包括船舶总段的艏艉部底挠点和顶部四角水平点。3.根据权利要求1所述的船舶总段对接调姿方法，其特征在于，划分出的所述刚性分区沿船舶总段的中纵剖面对称分布，对称的所述刚性分区中的测量点也被配置为沿船舶总段的中纵剖面对称分布。4.根据权利要求3所述的船舶总段对接调姿方法，其特征在于，所述刚性不动点云的所有不动点都被配置在船舶总段的中纵剖面内。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的船舶总段对接调姿方法，其特征在于，所述步骤S40包括以下步骤：S41、计算出每个特征点相对于其余特征点的距离特征集；S42、实时测量船舶总段的测量点的坐标数据，并且按照步骤S41的规则计算出每个测量点相对于其余测量点的距离特征集；S43、建立测量点与特征点的相似度判断投票机制：在一个特征点与一个测量点的距离特征集合中，若存在相差在预定差值内的距离特征，则两者的相似度分数加一；按照前述规则计算出每一个测量点与每一个特征点之间的匹配度；
S44、为匹配度最高的特征点和测量点赋予相同的序号。6.根据权利要求5所述的船舶总段对接调姿方法，其特征在于，所述步骤S50包括以下步骤：S511、在每一个刚性分区中选取不少于三对相似度最高的测量点和特征点，每个刚性分区选出的测量点组成当前分区的临时测量点总云M
tem
，每个刚性分区选出的特征点组成临时特征点总云N
tem
，计算出每个分区中由临时测量点总云M
tem
到临时特征点总云N
tem
的临时齐次变换矩阵T
j
；T
j
表示第j个刚性分区对应的临时齐次变换矩阵；S512、将每个测量点云M
j
使用对应的临时齐次变换矩阵T
j
进行变换；S513、设定测量点与特征点的匹配误差阈值，将变换后的测量点与特征点作匹配，若匹配误差大于匹配误差阈值，则排除相应的测量点和特征点后，得到每个刚性分区的校正测量点云M
a
和校正特征点总云N
a
；S514、计算出每个刚性分区由校正测量点云M
a
到校正特征点云N
a
的校正齐次变换矩阵T
a
；T
a
表示第a个刚性分区对应的校正齐次变换矩阵；S515、计算出每个刚性分区内大于匹配误差阈值的测量点个数K，K的具体表达式为:其中，q表示测量点云M
j
中测量点的数量；α表示测量点与特征点的匹配误差阈值,表征两个点距离相似的界限值；m
l
为校正测量点云M
c
中的点，表示由全船坐标系原点指向点m
l
的向量；n
l
为分区特征点云N
a
中的点，表示由全船坐标系原点指向点n
l
的向量；测量点m

【专利技术属性】
技术研发人员：伍朝晖，吴俊生，齐峰，房建，阮洪浩，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：