CN112697051A - 一种浮船坞定位测量***及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮船坞定位测量***，包括至少四个设置在浮船坞舷侧塔楼顶部的校准工装，其中浮船坞同一侧舷侧塔楼顶部至少有两个校准工装；设置在码头上的两个第一棱镜；设置在待进坞船舶上的多个第二棱镜；用来对第一棱镜、第二棱镜进行跟踪测量的全站仪，全站仪设置在校准工装上；全站仪与主控计算机进行通信连接。本发明通过全站仪、码头上第一棱镜、船舶上第二棱镜的布置，能够实时监控码头与浮船坞之间相对距离、高度差的变化以及船舶与浮船坞之间相对位置的变化，并在超过设定范围时进行报警，一方面整个***的设置不再需要多个监控人员进行测量以及人工换算，降低了作业人员的需求以及劳动强度。

Description

一种浮船坞定位测量***及测量方法

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程技术领域，具体涉及一种浮船坞定位测量***及测量方法。

背景技术

目前造船领域中，传统对浮船坞进出坞监控方式上，针对船舶进出坞及浮船坞靠岸过程工况，船舶与浮船坞相对位置、浮船坞与码头的相对位置及高度主要依靠激光测距仪和水尺进行人工监控。这种监控方式需要多名监控人员同时协作，为满足测量精度，对人员的技能有较高要求。其次对定位信息需要进行人工换算，管理者需要所有监控人员报告完信息才能做出判断。且船舶进出坞时间较长，通常会持续4～8个小时，连续不断的监控会给监控人员带来较大的负担。

基于以上问题，本申请提出一种浮船坞定位测量***及测量方法，通过全站仪实时监控码头与浮船坞之间的相对距离以及高度变化、船舶与浮船坞相对位置变化，并在超出设定范围时报警，降低作业人员数量需求和工作强度，增加监控的准确性和时效性，同时也能提高进出坞时的安全性。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种浮船坞定位测量***及测量方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种浮船坞定位测量***，包括

至少四个设置在浮船坞舷侧塔楼顶部的校准工装，其中浮船坞同一侧舷侧塔楼顶部至少有两个校准工装；

设置在码头上的两个第一棱镜；

设置在待进坞船舶上的多个第二棱镜；

用来对第一棱镜、第二棱镜进行跟踪测量的全站仪，所述全站仪设置在校准工装上；

所述第一棱镜、第二棱镜均为360度棱镜；

所述全站仪与主控计算机进行通信连接。

优选的，所述校准工装包括固定设置在浮船坞舷侧塔楼顶部的支柱，所述支柱顶部的径向外端沿圆周方向均匀设置有三根支撑杆，所述支撑杆的顶部设置安装板，所述安装板上设置有用来安装全站仪的螺栓孔；

所述支柱的顶部固定设置基座，所述基座上设置旋转标靶。

优选的，所述支柱与浮船坞舷侧塔楼顶部进行焊接连接。

优选的，所述基座与支柱通过螺钉进行连接，所述基座上设置基座螺纹孔。

优选的，所述全站仪与主控计算机通过无线通信模块进行通信连接；所述无线通信模块设置在支柱上。

优选的，两个第一棱镜中心点的连线与码头边线相平行。

本发明还提供一种浮船坞定位测量方法。

一种浮船坞定位测量方法，当船舶从码头移动到浮船坞时，包括以下步骤：

步骤11：在主控计算机中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

步骤12：将每个全站仪的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

步骤13：采用靠近码头的两个全站仪对码头上的两个第一棱镜进行跟踪测量，将测量的两个第一棱镜中心点的坐标数据传递到主控计算机中；

步骤14：主控计算机根据两个第一棱镜中心点的坐标数据计算码头距浮船坞的距离、码头平面与浮船坞甲板平面之间的高度差；

当码头平面与浮船坞甲板平面之间的高度差超过预先设定的高差范围时，主控计算机报警，浮船坞通过排载压载水调整浮船坞甲板平面的高度，直至报警解除。

本发明还提供一种浮船坞定位测量方法。

一种浮船坞定位测量方法，当船舶在漂浮状态下进入或者离开浮船坞时，包括以下步骤：

步骤21：在主控计算机中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

步骤22：将每个全站仪的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

步骤23：采用两个全站仪对船舶上的两个第二棱镜进行跟踪测量，其中一个第二棱镜设置在船艏处，另一个第二棱镜设置在最宽舷侧处；并将测量的两个第二棱镜中心点的坐标数据传递到主控计算机中；

步骤24：主控计算机根据船艏处第二棱镜中心点的坐标得到船舶艏部距浮船坞甲板长度一端的距离l1以及船舶艉部距浮船坞甲板长度另一端的距离l2；

主控计算机根据最宽舷侧处第二棱镜中心点的坐标得到船舶该舷侧距相应侧坞墙的距离m1以及船舶另一舷侧距另一侧坞墙的距离m2；

当l2超出预先设定的长度范围时，主控计算机报警，浮船坞沿船舶长度方向移动，直至报警解除；

当m1或m2小于预先设定的最小宽度值时，主控计算机报警，浮船坞沿船舶宽度方向移动，直至报警解除。

本发明的有益效果是：

本发明通过全站仪、码头上第一棱镜、船舶上第二棱镜的布置，能够实时监控码头与浮船坞之间相对距离、高度差的变化以及船舶与浮船坞之间相对位置的变化，并在超过设定范围时进行报警，一方面整个***的设置不再需要多个监控人员进行测量以及人工换算，降低了作业人员的需求以及劳动强度，另一方面全站仪测量增加了监控的准确性和时效性，同时也能提高进出坞时的安全性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明浮船坞定位测量***在浮船坞上的布置图；

图2是本发明中校准工装的结构示意图；

图3是本发明实施例2浮船坞定位测量***的测量方法中浮船坞与码头的位置关系图；

图4是本发明实施例3浮船坞定位测量***的测量方法中浮船坞与船舶的位置关系图；

图5是本发明中实施例2浮船坞定位测量***的测量方法的原理图；

图6是本发明中实施例3浮船坞定位测量***的测量方法的原理图；

其中：

01-浮船坞，02-码头，03-浮船坞甲板中心线，04-0号肋位线，05-船舶；

1-校准工装，101-支柱，102-支撑杆，103-安装板，104-螺栓孔，105-基座，106-旋转标靶，107-基座螺纹孔；

2-全站仪；

3-主控计算机；

4-第一棱镜；

5-第二棱镜；

6-无线通信模块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，一种浮船坞定位测量***，包括

至少四个设置在浮船坞01舷侧塔楼顶部的校准工装1，其中浮船坞同一侧舷侧塔楼顶部至少有两个校准工装2；

设置在码头02上的两个第一棱镜4；

设置在待进坞船舶03上的多个第二棱镜5；

用来对第一棱镜4、第二棱镜5进行跟踪测量的全站仪2，所述全站仪2设置在校准工装1上；马达追踪是全站仪中自带的功能，是通过特定反射棱镜实现的已有功能，该功能的主要实现方式是全站仪发射激光，通过棱镜反射回来的激光波形及时间判断物体的距离，通过全站仪镜头与水平面仰角确定高度夹角，通过左右转角确定左右偏差的角度，而一旦全站仪偏离棱镜，棱镜的高度方向、长度方向和宽度方向折射回来的激光波波长及相位都会发生不同的变化，通过这种变化就可以指导马达向相应方向移动；因此，全站仪2对第一棱镜4、第二棱镜5的追踪测量为现有技术。

所述第一棱镜4、第二棱镜5均为360度棱镜；

所述全站仪2与主控计算机3进行通信连接。

优选的，如图2所示，所述校准工装1包括固定设置在浮船坞01舷侧塔楼顶部的支柱101，所述支柱101顶部的径向外端沿圆周方向均匀设置有三根支撑杆102，所述支撑杆102的顶部设置安装板103，所述安装板103上设置有用来安装全站仪2的螺栓孔104；

所述支柱101的顶部固定设置基座105，所述基座105上设置旋转标靶106。

优选的，所述支柱101与浮船坞01舷侧塔楼顶部进行焊接连接。

优选的，所述基座105与支柱101通过螺钉进行连接，所述基座105上设置基座螺纹孔107。

优选的，所述全站仪2与主控计算机3通过无线通信模块6进行通信连接；所述无线通信模块6设置在支柱101上。

其中，支柱101上还设置有全站仪2的电源模块，电源模块与无线通信模块6可以集成在一起。

优选的，两个第一棱镜4中心点的连线与码头02边线相平行。

具体地，两个第一棱镜4之间的距离在50m左右，以保证浮船坞靠岸时能从基座位置无遮挡的观测到第一棱镜4。

实施例2：

一种基于实施例1中的浮船坞定位测量***的测量方法，如图3、图5所示，当船舶05从码头02移动到浮船坞01时，包括以下步骤：

步骤11：在主控计算机3中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

具体地，所述步骤11中浮船坞基本坐标系以浮船坞甲板中心线03与0号肋位线04交点为原点、以船长方向为X轴、以船左舷方向为Y轴、以浮船坞甲板法线方向为Z轴；

步骤12：将每个全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

具体地，所述步骤12中将每个全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系的方法包括以下步骤：

步骤121：根据校准工装1在浮船坞上的位置，确定各个校准工装1上旋转标靶106中心点在浮船坞基本坐标系中的基本坐标；

步骤122：每个全站仪2测量任意三个不在同一直线上的旋转标靶106中心点在该全站仪自身坐标系下的全站仪坐标；

步骤123：通过三维坐标转换，将每个全站仪2测量的三个旋转标靶106中心点的全站仪坐标转换成这三个旋转标靶106中心点的基本坐标，在三维坐标转换过程中，全站仪2的自身坐标系将转换统一到到浮船坞基本坐标系中；

具体地，每个全站仪2测量的三个旋转标靶106中心点的全站仪坐标用最小二乘法与这三个旋转标靶106中心点的基本坐标进行比较和移动，直至转换的坐标与基本坐标之间的空间距离偏差在误差范围内，此时认定全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系，此后全站仪2测量的相应点的坐标就可以认定为是浮船坞基本坐标系下的坐标；

步骤13：采用靠近码头02的两个全站仪2对码头02上的两个第一棱镜4进行跟踪测量，将测量的两个第一棱镜4中心点的坐标数据传递到主控计算机3中；

步骤14：主控计算机3根据两个第一棱镜4中心点的坐标数据计算码头02距浮船坞01的距离、码头02平面与浮船坞甲板平面之间的高度差；

当码头02平面与浮船坞甲板平面之间的高度差超过预先设定的高差范围时，主控计算机3报警，浮船坞01通过排载压载水调整浮船坞甲板平面的高度，直至报警解除。

当船舶05从码头02移动到浮船坞01的过程中，船舶05的自重会造成浮船坞甲板平面的下沉，从而导致码头02平面与浮船坞甲板平面之间的高度差，当高度差较大时，船舶05在移动过程中会存在危险，此时需要通过排载压载水来调整浮船坞01的甲板平面高度，以满足船舶的移动要求。

实施例3：

一种基于实施例1中的浮船坞定位测量***的测量方法，如图4、图6所示，当船舶05在漂浮状态下进入或者离开浮船坞01时，包括以下步骤：

步骤21：在主控计算机3中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

具体地，所述步骤21中浮船坞基本坐标系以浮船坞甲板中心线03与0号肋位线04交点为原点、以船长方向为X轴、以船左舷方向为Y轴，以浮船坞甲板法线方向为Z轴；

步骤22：将每个全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

具体地，所述步骤22中将每个全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系的方法包括以下步骤：

步骤221：根据校准工装1在浮船坞上的位置，确定各个校准工装1上旋转标靶106中心点在浮船坞基本坐标系中的基本坐标；

步骤222：每个全站仪2测量任意三个不在同一直线上的旋转标靶106中心点在该全站仪自身坐标系下的全站仪坐标；

步骤223：通过三维坐标转换，将每个全站仪2测量的三个旋转标靶106中心点的全站仪坐标转换成这三个旋转标靶106中心点的基本坐标，在三维坐标转换过程中，全站仪2的自身坐标系将转换统一到到浮船坞基本坐标系中；

具体地，每个全站仪2测量的三个旋转标靶106中心点的全站仪坐标用最小二乘法与这三个旋转标靶106中心点的基本坐标进行比较和移动，直至转换的坐标与基本坐标之间的空间距离偏差在误差范围内，此时认定全站仪2的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系，此后全站仪2测量的相应点的坐标就可以认定为是浮船坞基本坐标系下的坐标；

步骤23：采用两个全站仪2对船舶05上的两个第二棱镜5进行跟踪测量，其中一个第二棱镜5设置在船艏处，另一个第二棱镜5设置在最宽舷侧处；并将测量的两个第二棱镜5中心点的坐标数据传递到主控计算机3中；

步骤24：主控计算机3根据船艏处第二棱镜5中心点的坐标得到船舶艏部距浮船坞01甲板长度一端的距离l1以及船舶艉部距浮船坞01甲板长度另一端的距离l2；

其中，如图4所示，l2≈a1-a2-l1，a1为浮船坞甲板长度，a2为船舶05的船长，a1、a2均为已知数据；通过该公式可以估算出l2的大小；

主控计算机3根据最宽舷侧处第二棱镜5中心点的坐标得到船舶该舷侧距相应侧坞墙的距离m1以及船舶另一舷侧距另一侧坞墙的距离m2；

其中，如图4所示，m2≈b1-b2-m1，b1为浮船坞甲板宽度，b2为船舶05的船宽，b1、b2均为已知数据；通过该公式可以估算出m2的大小；

当l2超出预先设定的长度范围时，主控计算机3报警，浮船坞01沿船舶05长度方向移动，直至报警解除；

当m1或m2小于预先设定的最小宽度值时，主控计算机3报警，浮船坞01沿船舶05宽度方向移动，直至报警解除。

当船舶05在漂浮状态下进入浮船坞01时，此时船舶05位于水面上，浮船坞01下沉至水中且位于船舶05的下方，浮船坞01上浮直至船舶05落入到浮船坞的甲板上，其中船舶05通常需要落入到浮船坞甲板的中心位置，因此浮船坞在上浮过程中，需要根据船舶05的位置调整自身的位置。

当船舶05在漂浮状态下离开浮船坞01时，此时浮船坞01位于水面上，船舶05位于浮船坞01的甲板上，浮船坞01通过下沉至水中使船舶05落到水面上而离开浮船坞；其中浮船坞01下沉过程中，需要保证坞墙不触碰船舶05，因此浮船坞在下沉过程中，需要根据船舶05的位置调整自身的位置。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种浮船坞定位测量***，其特征是，包括

至少四个设置在浮船坞舷侧塔楼顶部的校准工装，其中浮船坞同一侧舷侧塔楼顶部至少有两个校准工装；

设置在码头上的两个第一棱镜；

设置在待进坞船舶上的多个第二棱镜；

用来对第一棱镜、第二棱镜进行跟踪测量的全站仪，所述全站仪设置在校准工装上；

所述第一棱镜、第二棱镜均为360度棱镜；

所述全站仪与主控计算机进行通信连接。

2.如权利要求1所述的浮船坞定位测量***，其特征是，所述校准工装包括固定设置在浮船坞舷侧塔楼顶部的支柱，所述支柱顶部的径向外端沿圆周方向均匀设置有三根支撑杆，所述支撑杆的顶部设置安装板，所述安装板上设置有用来安装全站仪的螺栓孔；

所述支柱的顶部固定设置基座，所述基座上设置旋转标靶。

3.如权利要求2所述的浮船坞定位测量***，其特征是，所述支柱与浮船坞舷侧塔楼顶部进行焊接连接。

4.如权利要求2所述的浮船坞定位测量***，其特征是，所述基座与支柱通过螺钉进行连接，所述基座上设置基座螺纹孔。

5.如权利要求2所述的浮船坞定位测量***，其特征是，所述全站仪与主控计算机通过无线通信模块进行通信连接；所述无线通信模块设置在支柱上。

6.如权利要求1所述的浮船坞定位测量***，其特征是，两个第一棱镜中心点的连线与码头边线相平行。

7.一种浮船坞定位测量方法，其特征是，基于如权利要求1～6任一所述的浮船坞定位测量***实施，当船舶从码头移动到浮船坞时，包括以下步骤：

步骤11：在主控计算机中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

步骤12：将每个全站仪的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

步骤13：采用靠近码头的两个全站仪对码头上的两个第一棱镜进行跟踪测量，将测量的两个第一棱镜中心点的坐标数据传递到主控计算机中；

步骤14：主控计算机根据两个第一棱镜中心点的坐标数据计算码头距浮船坞的距离、码头平面与浮船坞甲板平面之间的高度差；

当码头平面与浮船坞甲板平面之间的高度差超过预先设定的高差范围时，主控计算机报警，浮船坞通过排载压载水调整浮船坞甲板平面的高度，直至报警解除。

8.一种浮船坞定位测量方法，其特征是，基于如权利要求1～6任一所述的浮船坞定位测量***实施，当船舶在漂浮状态下进入或者离开浮船坞时，包括以下步骤：

步骤21：在主控计算机中录入浮船坞三维空间数据，建立浮船坞基本坐标系；

步骤22：将每个全站仪的自身坐标系转换统一到浮船坞基本坐标系中；

步骤23：采用两个全站仪对船舶上的两个第二棱镜进行跟踪测量，其中一个第二棱镜设置在船艏处，另一个第二棱镜设置在最宽舷侧处；并将测量的两个第二棱镜中心点的坐标数据传递到主控计算机中；

步骤24：主控计算机根据船艏处第二棱镜中心点的坐标得到船舶艏部距浮船坞甲板长度一端的距离l1以及船舶艉部距浮船坞甲板长度另一端的距离l2；

主控计算机根据最宽舷侧处第二棱镜中心点的坐标得到船舶该舷侧距相应侧坞墙的距离m1以及船舶另一舷侧距另一侧坞墙的距离m2；

当l2超出预先设定的长度范围时，主控计算机报警，浮船坞沿船舶长度方向移动，直至报警解除；

当m1或m2小于预先设定的最小宽度值时，主控计算机报警，浮船坞沿船舶宽度方向移动，直至报警解除。

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