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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本文基于哈尔滨工程大学与渤海船舶重工的合作项目一船镩分数大尺痰三维数字纯测量。磺爨熬对象是蕊予激必三煮测耋法获得的船体分段面三维数据。通过N u R B S 方法进行船体分段面重建，溺雳O p e 瞒毛避彳亍麓俸分段瑟模鍪懿三维髭示。蔽C A 蚤较释孛读取璁想模数的数搬，对比实际熬建分段面与理想模烈，进杼轮廓度误麓评价。党成的主要工作有：1 ) 编写了船俸分段瑟蓬建的程序。该程序按匿陶对象悉怒设计，实现了模块化，对某蠛功能的实现编写了多个模块，以成对多种情况。使用者可以根据岛己的需要，辩实现不闯功能的模块进彳亍组合，以达到自己嬲耳冉勺。也可以在己商模块慕础上，进行
2、二次开发，使用灵活、方便。2 ) 进芎亍了船体分段露模型三维显示系统的开发，编写了一个显示模块，使用者无需考虑三维嫩示、光照等绷节问磁，就能够绘毒I 出瀵是要求的县巍真实熊豹三缨图像。3 ) 编写了重建的船体分段磷与理想模型之间轮廓度误麓评价豹计冀掇程游模块。关键溺：躯体分段瀵量、N U 寰B s 、0 p e n G k 、鏊亵萋建哈尔滚工程大学硕士学位论文A b s tr a c tT h l sf e s e 鑫f e hi sb a s e dO 矬t h e0 0 0 p e r a t i o no 撼a f b i n 嚣n g i 珏e e f l n gU n i v e r
3、 s i t ya n dB o h a iS h i p b u i l d i n gH e a v yI n d u s t r yC o L t d ，w h i c hi sc 8 l l e 矗“T 琵 e e d i 疆l e 毪s i o 珏鑫lD i g i t 襄l艇e t 圭l o df b rL a r g e * 霉c 鑫l eM e a s u r e m e n to fM o d e r nS h i p b u i l d i n g ”，T h er e s e a r c ha i m sa tad a t ao ft 蠡es 矗i pb o 硅y 羲毡t
4、a e 鼋 王i r e d 矗e c o f d i 毪gt ot 莪et f i a 羲g l ed i 鑫g r 鑫p hr n e t h o do f1 a s e r W er e c o n s t r u c t8 h i p - b o d yc u r V e ds u r f h c eb yt h em e l h o de fN U R 8 S ，鑫魏dm a 建i f e s 专3 Ds h i p 两o d ye u f v e 鑫s 毽r 魏c ew 延珏O p e n G L T h e nw eg e tt h ei d e a lm O d e lO fs
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6、t h er e c o n s t r u c t i o no fs h i pb o d y I ta d a p t s0 巧e c tB a s e dp r o g r a l n m i n gc o n c e p t i o n ，a 赶dr e a l z e ss o m ef u n c t i o ni nm a n yw a y s T h eu s e rc a nc a r r yo nm a k i n ga8 e c o n d t i m ed e V e l o p l n e 建to nt h i sf h n G t i o n 。2C a r r
7、yo nad e V e l o p m e n to f3Dd i s p l a ys y s t e m ，w h i c ht h eu s e re a nu s ot od r a wt h e3 Dp i c t u r e sw i t h o u tc o n s i d e r a t i O no fd e t a i lp r o b l e m s 3p f o g r a f nas o f t w a r et om a k ea ne r r o rm a f g i nO fo u t l i n ee v a l u a t i o nb e t w e e
8、 nt h er e c o n s t r u c t i o no fs h i pb o d ya n dm e a lm o d e l K e yw o r d s ：S h i pb o d ym e t e r a g e ，N U R B S ，O p e n G L ，S u r f a c eR e c o n s t r u c t i o n哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经
9、公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者( 签字) ：盘盏日期：Df 年专月f 日哈尔滨工程大学硕士学位论文第1 章绪论1 1 课题提出的背景和意义1 1 1 我国造船业面临的机遇和挑战世界船舶工业经过一百多年的发展，已经形成一个门类齐全较为完整的产业系统。尤其近年来，世界船舶工业发展很快，每年建造数千万载重吨钢质船舶和创造数百亿美元的产值。进入2 1 世纪，随着世界经济整体发展，经济全球化，国际贸易量将大增；还有人类环保观念增强，将加速新船型诞生和旧船的更新，这些因素将大力推动造船量的增长，新世纪全世界
10、造船业将有很大发展。船舶工业是综合性的传统工业，船舶产品实际上是一个国家工业发展水平的缩影，也是一个国家工业化水平的标志。船舶工业还是各种先进技术吸收与应用最快的部门之一，包括观代电子技术、卫星通讯、导航、计算机应用、及各种新材料新设备等，都在现代舰船上得到应用。舰船产品，特别是远洋大型舰船，更是一个庞大而复杂的现代化水上建筑物。此外，由于其综合性的特点，船舶工业与国民经济的许多部门有着密切的关系，需要冶金、机械、电子、仪表、轻工、建材、化工等部门提供高质量、高性能的各种材料和设备。一般这些产品大约占到整个船价的7 0 左右，因此船舶工业对推动国民经济的发展具有重要意义。8 0 年代，中国船舶
11、工业经受了世界船舶市场严重萧条的考验，积极开拓国外市场，大胆参加竞争，走上自强振兴之路。进入9 0年代，又及时抓住国际船舶市场复苏的机遇，使得造船产量逐年提高，由1 9 9 0 年的4 0 4 万总吨增加到1 9 9 5 年的1 1 2 3 万总吨，年均增长速度达2 2 6 。自1 9 9 4 年中国造船产量首次超过德国跃居世界第三位以后，直到现在一直保持这一位置。目前，我国又提出了要用十五年左右的时间，成为世界第一造船大国和和造船强国的目标。但是，我国造船技术水平较低，尚未摆脱劳动密集状态，哈尔游工程大学硕士学位论文戈其是各项关键技术豹褥接、携调较差，篡单项先进技术获得的燕效率被其他环节的低
12、效率所抵消，所以尚未形成先进的、一体化的现代造船模式。与她迥时，近几年寐崮于雎渊金融危枫等致嗣韩大舰模调整造船工业。日本七大造船企业的合并计划，韩国造船业的调整瓤台势，其目的就是为了保持其在国际造船市场中的蘩断遗位。我国造船业面临着与曰韩争夺船舶市场、造船成本憩速上涨、造船技术严熏落后等问题的严峻糖战。 1 2 我国造船业测量技术现状警前，造船照面临着前所朱有酶梳遇稍攘酸。据蘸造船震爨箨效率、缩短造船蕊麓已蔽必备大麓厂亟镣瓣决黪萤要王穆。尺寸控制在现代船舶建造审愚裰葵蘩要懿一个方蕊，耩魔造 l 鑫中，个运3 0 米强方静船体努段瓣公差只番凡蓬张。这对设计秘生产线上豹每个环节部撬警了穰高瓣簧求，
13、瀚潜壤要求蠢校应熬技零秽设备能够戬瑟够礴数精躞秘是够妖熬速发实现这些宠大的船体分段的三维测量。大足度熬测量技本是造船工嫂熟核，融支撑技术之，随饕现代迄躯技拳懿缴鼹，其羹要憔越寒越照现。耩确、快速、哥靠黝大尺度三缵测量技拳的突破，也会带寒造船模式的掰的变薄，可形成新瀚独毒鼓零，掇裹麓厂药觉磐力，送也是我们追求的强拣之一。造船测爨的尺寸较一般的大尺度测燕所涉及的范围还大得多，势虽嶷煮下述姆点；躲髂零熬赞或分段之阀的缝大多数部分为不可拆卸瓣会，多暴用焊按，焊接工裟对配合面、线的几何鬣提出的是筑对尺寸要袋，配合区域尺寸误麓不能麟所属物体尺寸髂增大瓤增大。船舶零部件的冈4 性一般较低，因而形位误麓难以控
14、制。船舶产品尤其熬大型船舶通常露天制造，工件掰处的激度场变纯范淘较车间大。现在大多数船厂可默实现二维灏量，谯我篱还没有膝厂实甏三维测辍。在豳际上，离效率和高精度的大尺度三维测黛仍是研究的热点闯题，嚣楚船厂糠于矮解决的问题。2哈尔滨工程大学硕士学位论文目前分段装配的工时占造船总工时的3 0 到5 0 ，且随船型的不同，分段结构和尺寸都不一样，工艺设计技术难度大，周期长【2 1 。本课题对缩短装配时间，降低造价有着重要的意义。1 2 船体分段测量的关键技术船体分段测量的关键技术主要有数据采集技术、数据处理技术、数据重构技术、船体分段模型三维显示技术以及轮廓度误差评价技术。本课题主要研究了数据重构技
15、术、显示技术以及轮廓度误差评价技术。课题中所使用的三维数据是经过数据处理过程的三维点云数据集。1 2 1 数据采集技术数据采集技术，又称数据测量技术、产品表面数字化技术，是指通过特定的测量设备和测量方法，将物体的表面形状转换成离散的几何坐标数据，在此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。因而，高效、高精度地实现物体表面的数据采集，是船体分段测量实现的基础和关键技术之一，是最基本，最不可缺少的步骤。可以这么认为，数据采集是船体分段测量的基础，测得数据的质量事关最终模型质量，直接影响到整个工程的效率和质量。实际操作中，常发生因模型表面数据获取的问题而直接影响重构模型的精度。因此，如何
16、取得较佳的物体表面数据，一直是我们的一个主要研究内容1 3 J 。测量的目的是最真实地反映被测量物体有关特征的坐标信息，因此，对精度的追求是测量技术的首要目标，所以，测量的高精度将是未来的发展方向之一。另外，测量的高效率及测量规划的智能化，将是我们追求的另一目标。目前，用来采集物体表面数据的测量设备和方法多种多样，其原理也各不相同。测量方法的选用是一个非常重要的问题。不同的测量方式，不但决定了测量本身的精度、速度和经济性，还造成了测量数据类型及后续处理方式的不同。根据测量探头是否和零件表哈尔滨工程大学硕士学位论文面接触，物体表面三维数据的获取方法基本上可分为两大类，即接触式与非接触式。根据测头的不同，接触式又可分为触发式和连续式；非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式。其中，光学式包括激光三角法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法等；而非光学式则包括C T 测量法、M R I 测量法、超声波法和层析法等。各种测量方法的具体分类如图所示。图1 1 数据采集方法的分类1 2 1 1
