一種基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，應(yīng)用于合攏管的制造加工。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶里面到處都鋪滿了管道，這些管件的設(shè)計(jì)、制造及在船內(nèi)安裝后的檢查等一系列的作業(yè)被稱作“管道鋪設(shè)”。通常船舶是分段建造的，在分段合攏時(shí)分段間的管線就需要合攏管來(lái)連接，但依靠管線設(shè)計(jì)圖紙制造出各式各樣的合攏管，合攏管的制作通常采用取型法和現(xiàn)場(chǎng)焊接法。
[0003]在管道制作中最困難的是“保證成品良好的精度”。但是采用上面兩種方法經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)制造出的合攏管法蘭螺栓空位置不正確，導(dǎo)致無(wú)法安裝的情況發(fā)生。這兩種方法存在效率低、材料浪費(fèi)嚴(yán)重和加工精度不高的諸多缺點(diǎn)。目前，日韓等國(guó)針對(duì)上述問(wèn)題開發(fā)了合攏管再現(xiàn)系統(tǒng)，通過(guò)策略機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)待合攏管的法蘭的空間位置特征，然后通過(guò)專門的擬合軟件擬合出這種空間位置特征，并且輸出控制參數(shù)，配合專用的三坐標(biāo)變位機(jī)可以再現(xiàn)兩法蘭的位置特征，將制造好的合攏管吊裝到再現(xiàn)機(jī)上與法蘭焊接即可造出無(wú)誤差的合攏管。其中測(cè)量設(shè)備采用的是具有兩個(gè)角度傳感器和一個(gè)長(zhǎng)度傳感器的單拉繩測(cè)量機(jī)，其主要原理是在規(guī)定的球面坐標(biāo)系兩個(gè)角度和一個(gè)長(zhǎng)度可以唯一確定一個(gè)點(diǎn)。因此，通過(guò)該測(cè)量機(jī)可以測(cè)量法蘭上特征點(diǎn)在指定的坐標(biāo)系中的位標(biāo)。但是此種測(cè)量方法的不足之處是測(cè)量時(shí)需要反復(fù)調(diào)整出繩口的位置，以保證拉繩是直線狀態(tài)，此操作過(guò)程繁瑣。為解決此種現(xiàn)狀，開發(fā)了合攏管再現(xiàn)系統(tǒng)201110309478. 9，通過(guò)測(cè)量機(jī)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)蓚€(gè)待合攏管的法蘭的空間位置特征，然后通過(guò)專門的擬合軟件擬合出這種空間位置特征，并且輸出控制參數(shù)，配合專用的三坐標(biāo)變位機(jī)可以再現(xiàn)兩法蘭的位置特征，將制造好的合攏管吊裝到再現(xiàn)機(jī)上與法蘭焊接即可制造出無(wú)誤差的合攏管。為獲得待合攏管的法蘭的特征參數(shù)，采用三坐標(biāo)測(cè)量臂也是可行的方案，這種測(cè)量臂由6個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的臂和I個(gè)測(cè)量頭通過(guò)6個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，在每個(gè)關(guān)節(jié)中安裝有角度的編碼器，測(cè)量臂的一段固定在基座上，測(cè)量過(guò)程中不可移動(dòng)，而測(cè)量頭可在空間自由運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)封閉球形測(cè)量空間，通過(guò)安裝在各關(guān)節(jié)及桿件內(nèi)部的光電角度編碼器獲得各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和構(gòu)件轉(zhuǎn)角，在結(jié)合各關(guān)節(jié)臂的臂長(zhǎng)、關(guān)節(jié)間的夾角等，應(yīng)用坐標(biāo)模型從而獲得被測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)位置。使用測(cè)量臂測(cè)量法蘭的特征參數(shù)非常方便，只需要在特征位置取點(diǎn)，然后即可通過(guò)軟件計(jì)算出所需的特征參數(shù)，而不用預(yù)先知道這些特征參數(shù)，但是這種測(cè)量臂的長(zhǎng)度有限以及測(cè)量臂的價(jià)格昂貴，外測(cè)量臂的各關(guān)節(jié)都是薄弱環(huán)節(jié)，在使用中若發(fā)生碰撞則極易損壞。201110323558. X中的合攏管測(cè)量機(jī)的基本原理是采用呈三角分布的三個(gè)拉繩長(zhǎng)度傳感器作為測(cè)量原件，在笛卡爾直角坐標(biāo)系下，以三個(gè)拉繩長(zhǎng)度傳感器的出繩頭作為球面方程，通過(guò)高精度的測(cè)量設(shè)備輔助測(cè)量待合攏管法蘭的空間位置的球面坐標(biāo)。由于拉繩與拉繩頭之間存在一定的間隙，保證拉繩可以順暢的拉出，從而導(dǎo)致拉繩頭作為球心的中心軸線位置產(chǎn)生微小的偏差，使得待測(cè)合攏管的空間位置產(chǎn)生偏差；而且由于拉繩長(zhǎng)久的拉繩作用，拉繩的彈性伸縮導(dǎo)致合攏的精度大大降低，以及拉繩產(chǎn)生磨損導(dǎo)致拉繩的損壞，影響測(cè)量的性能和工作效率以及增大成本的投入，為此一種更為簡(jiǎn)單、測(cè)量精度更高和不易受干擾的便攜式合攏管測(cè)量方法是設(shè)備制造企業(yè)設(shè)備使用企業(yè)樂(lè)于期待的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]實(shí)用新型目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，不受空間、光線、位置等因素的影響，抗干擾能力較強(qiáng)。
[0005]技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的一種基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，包含標(biāo)志點(diǎn)、編碼點(diǎn)、攝像裝置和計(jì)算機(jī)，所述標(biāo)志點(diǎn)位于第一法蘭、第二法蘭、第一管子和第二管子上，在距離第一法蘭30?50cm端部處圍繞第一管子貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)和在第一法蘭的外輪廓面貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第一法蘭的密封面?zhèn)绕渲幸粋€(gè)螺栓孔邊緣貼上至少三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，在第一法蘭密封面上沿第一法蘭內(nèi)輪廓貼上至少三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)；距離第二法蘭30?50cm端部處圍繞第二管子貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)和在第二法蘭的外輪廓面貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第二法蘭的密封面?zhèn)绕渲幸粋€(gè)螺栓孔邊緣貼上不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第二法蘭密封面上沿第二法蘭內(nèi)輪廓貼上不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在位于待測(cè)法蘭和管子附近的空間位置放置至少40個(gè)編碼點(diǎn)，編碼點(diǎn)放置在不同平面的空間位置，并位于待測(cè)管子和法蘭的測(cè)量周圍，與待測(cè)管子和法蘭的距離在30?50cm之間，相鄰編碼點(diǎn)的距離為30?50cm，所述攝像裝置通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)連接，攝像裝置不同角度的拍攝待測(cè)第一法蘭、第一管子、第二法蘭和第二管子的照片，計(jì)算機(jī)通過(guò)攝像裝置拍攝的照片計(jì)算出第一管子、第一法蘭、第二管子和第二法蘭輪廓數(shù)據(jù)，以及其空間相對(duì)位置數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)擬合建模形成所需要的第一管子、第一法蘭、第二管子和第二法蘭。
[0006]作為優(yōu)選，所述攝像裝置為相機(jī)或攝像機(jī)。
[0007]作為優(yōu)選，所述標(biāo)志點(diǎn)中心為圓形白點(diǎn)、周圍為正方形黑底，標(biāo)志點(diǎn)的圓形邊緣均與第一法蘭和第二法蘭的螺栓孔邊緣保持對(duì)齊，標(biāo)志點(diǎn)的圓形邊緣均與第一法蘭和第二法蘭的內(nèi)輪廓邊緣保持對(duì)齊。
[0008]有益效果：本實(shí)用新型的基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，該裝置測(cè)量安全可靠測(cè)量精確很高，整個(gè)測(cè)量過(guò)程便捷，可測(cè)量的合攏管長(zhǎng)度范圍大，完全可以滿足合攏管的工程要求和測(cè)量要求，同時(shí)為制造合攏管提供了極大的方便，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖I為本實(shí)用新型的組成示意圖；
[0010]圖2為本實(shí)用新型工作的流程圖。
[0011]圖3為本實(shí)用新型的標(biāo)志點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4為本實(shí)用新型中第一法蘭的示意圖；
[0013]圖5為本實(shí)用新型的第一管子的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖I所示，本實(shí)用新型的一種基于三維攝影技術(shù)的合攏管現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，包含標(biāo)志點(diǎn)、編碼點(diǎn)5、攝像裝置和計(jì)算機(jī)，所述標(biāo)志點(diǎn)位于第一法蘭、第二法蘭、第一管子和第二管子上，在距離第一法蘭30?50cm端部處圍繞第一管子貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)和在第一法蘭的外輪廓面貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第一法蘭的密封面?zhèn)绕渲幸粋€(gè)螺栓孔邊緣貼上至少三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，在第一法蘭密封面上沿第一法蘭內(nèi)輪廓貼上至少三個(gè)標(biāo)志點(diǎn)；距離第二法蘭30?50cm端部處圍繞第二管子貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)和在第二法蘭的外輪廓面貼上一圈不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第二法蘭的密封面?zhèn)绕渲幸粋€(gè)螺栓孔邊緣貼上不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在第二法蘭密封面上沿第二法蘭內(nèi)輪廓貼上不少于三個(gè)的標(biāo)志點(diǎn)，在位于待測(cè)法蘭和管子附近的空間位置放置至少40個(gè)編碼點(diǎn)5，如圖4和圖5所示，編碼點(diǎn)5放置在不同平面的空間位置，相鄰編碼點(diǎn)的距離為40cm，并位于待測(cè)管子和法蘭的測(cè)量周圍，與待測(cè)管子和法蘭的距離在30?50cm之間，所述攝像裝置6通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)7連接，攝像裝置6不同角度的拍攝待測(cè)第一法蘭、第一管子、第二法蘭和第二管子的照片