现代船舶数字化制造的测量技术创新思考研究

曹伟

摘要：在科技技术、船舶制造技术不断发展的当下，船舶数字化制造测量技术也在不断创新。客观来讲，传统船舶制造模式相对分散，质量、效率、能耗无法把控，已经无法满足当前现代船舶制造工作发展进步。针对超大空间船舶制造来说，精密测量难度较大，积极借助数字化船舶制造测量技术，可以解决这一技术难题。本文将借助网络多站模式的非正交控网络，构建出大空间整体结构化三维测量技术，保障船舶制造测量技术的科学性、精密性，为数字化船舶制造打下良好基础保障。

关键词：船舶制造;数字化;测量技术

我国现代船舶制造一般采用“巨型总段建造”工艺开展施工，船舶尺寸可以达到十几米甚至上百米的空间范围，船舶制造测量手段也介于传统测量手段和精准测量手段之间，很难满足大尺寸船舶制造实际需求，对大尺寸精准测量技术提出了巨大挑战。wMPS室内空间测量定位系统作为一种具备科学性、高效性的测量手段，可以有效满足大尺寸、高精度船舶制造测量需求，可以与数字化技术紧密结合，满足当代船舶制造测量工作需求。近年来室内空间测量定位系统已经积极融入到了船舶制造领域当中，并获得了诸多效果和成绩，为大尺寸船舶制造工作奠定了良好的技术支持和基础保障。

1我国船舶制造测量技术现状

船舶制造生产过程中，需要通过切割、加工、焊接等手段，完成船舶生产制造。为了把控船舶制造加工精准度，必须要对各部件装配过程进行整体监控，把控各个部件的精准度。结合我国各大船厂当前所使用的船舶制造测量技术来看，大多借助人工测量形式，利用尺子、样板样箱、水准仪等测量仪器，对船舶制造部件进行测量，完成一维、二维测量需求。在三维测量时，则会利用全站仪开展测量。当前部分船厂现有的测量手段相对落后，很难实现数字化发展要求，无法结合船舶制造部件实际需求构建出数字化三维模型，更无法将测量数据实时反馈给设计部门，很难提升船舶制造精准度。船厂在测量大尺寸部件时，往往会利用全站仪开展测量，虽然全站仪具备易携带、灵活、量程远等特点，但是随着数字化船舶制造的不断发展，全站仪测量局限性日渐凸显。全站仪在开展测量时，只能覆盖自身测量空间，针对大型复杂船舶制造现场测量来说，因为视线遮挡等诸多问题，会造成测量数据信息误差，无法满足大尺寸船舶精准测量需求。此外，全站仪这种单站极坐标测量系统，很难满足多个测量任务需求，在实时共享测量数据层次上也受到一定的局限，无法满足现代数字化船舶制造需求。

2wMPS整体结构测量思路

wMPS室内空间测量定位系统是在GPS技术基础上，将传感测量定位内容，融入到了系统范围当中。作为一种具有高效性的测量技术手段，wMPS室内空间测量定位系统在航空航天、船舶制造等诸多工业当中，存在巨大应用价值。针对船舶制造测量领域来说，wMPS系统在实施过程中，可以构建出多站立体网络结构，执行较大空间整体测量任务。测量单元以网络形式结构进行扩展，整体结构化测量模式通过多观测量交会，在扩展量程的基础上，还可以依靠高精准度几何约束、冗余测量平差方法来提升测量精准度。借助wMPS对船台下分段开展动态监测，借助大量高精度测量数据对各个部件开展快速精确调节，控制掌握各个部件的尺寸，有效提升了测量效率，提高了船舶生产测量自动化、数字化。

3wMPS整体结构测量应用策略

3.1测量系统布局设计

在船舶制造生产实践中分析出了影响船舶制造测量精准度的主要因素，针对分布式系统来讲，影响船舶制造测量精准度的主要因素是“发射站空间构成”。传统全站仪设备因为存在一定的局限性，在施工现场会出现遮挡等问题，造成发射站信号无达到达被测量位置，这就会直接影响了全站仪测量的效果和结果。那么在这里借助wMPS发射站，便可以有效解决这个问题。wMPS发射站开展测量工作过程中，一般会借助激光发射的手段，在一定接受范围当中，构建出固定角度旋转发散区域。为了确保wMPS测量精准性，需要科学合理的开展发射站布局，覆盖尽量多的待测区域。结合发射站和接收器的结构参数，明确交会系统误差性，从而科学合理开展数值仿真的测算。通过现场调试，合理开展发射站布局工作，将空间构成的影响降至最小。在制定发射器布局方案时，结合各项影响因素构建出评价函数，与此同时借助数值仿真手段分析测量误差。

3.2复杂空间快速组网技术

当前船厂在开展船舶制造过程中，生产环境和工作区域较为复杂和混乱，这样往往会导致出现测量结果不全面、精准性较差等等诸多问题，对船舶制造作业带来不良影响和难度。那么在开展船舶制造部件测量过程中，工作人员可以将wMPS发射站引入其中，配合全站仪设备，构建出动静结合的发射站测量布局。在发射站测量布局当中，wMPS发射站为固定点测量，对主要测量区域开展测量。全站仪则作为辅助设备构建移动测量布局，对遮挡部位开展有针对性的测量，实现遮挡区域测量补充目的。

为了有效解决快速定向组网等相关问题，可以考虑借助测量领域的“后方交会思想”。在wMPS发射站与全站仪测量数据支撑下，以此来构建出无缝集成三维控制模式，优化组网定向参数，实现网络在线差分补偿，全面提升测量精准度。

3.3自适应测量技术

当前很多船型设计更加多样和复杂，不仅为船舶制造工作增加了难度，而且对船舶制造测量工作带来了较大挑战。很多船舶制造过程中内部遮挡问题较为严重，因为可允许布局空间较小，一定程度的给测量工作提出了更高的要求。当前如果想要保障船舶制造测量工作的精密性，那么就必须要更新传统测量工作思想与测量技术设备。借助“空间后方交会思想”，合理开展点光扫描测量。在开展船舶制造部件测量时，结合船舶部件的需求，融入多接收器测量靶技术，并设置至少六个测量靶接收器。多接收器测量靶技术当中，可以通过接触式测头对测量靶接收器进行激光跟踪、坐标定点。结合测量靶接收器设置情况，分析出测量靶到发射站之间的位置坐标，在坐标数据计算的支撑下，明确wMPS发射站到测量靶接收器位置，在精准数据基础保障下，实现測量工作精密性需求。在把控发射站位置坐标关系后，结合发射站光平面转换到一个坐标体系之下，实现伪交会测量，通过对超定方程组的解算来获取测量靶与仪器之间的位置关系。

结束语

总而言之，随着数字化制造技术在船舶制造领域不断深入，精度制造理念已经成为现代船舶制造的主流方向和发展趋势，并且贯穿和融入于现代船舶制造工艺流程当中的测量技术当中。空间坐标测量定位技术，已经成为船舶制造测量技术的重要发展方向，为了促进现代船舶制造技术的不断发展，应该深入对wMPS室内空间测量定位系统进行分析和研究，保障船舶制造测量技术的精准性，为我国现代船舶建造业务可持续发展奠定良好的技术基础和保障。

参考文献

[1]陈凌宙， 朱世栋， 孟军锋， et al. 智能制造环境下的船舶企业网络空间安全建设思考[C]// 2018年数字化造船学术交流会议. 0.

[2]赵建国， 刘新宇， 于思阳. 飞机大型复杂构件三维数字化协同测量方法研究*[J]. 航空制造技术， 2018， 61（5）：55-59.

[3]钟日良， 马军， 苏亮， et al. 数字化检测技术在复合材料制造过程中的应用[J]. 航空制造技术， 2018， 61（16）：74-78.

[4]潘冬伟， 程庆和. 物联网技术在船舶数字化建造中的应用研究[C]// 2018年数字化造船学术交流会议. 0.

[5]马超. “互联网+船舶检验”发展思考[J]. 中国水运（下半月）， 2019， 19（02）：84-85+127.