CN116222383A - 一种曲板检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种曲板检测装置及检测方法，包括检测单元和控制单元，检测单元包括移动组件和位于移动组件上的数据采集组件，数据采集组件随动于移动组件沿预设路径移动形成检测区，控制单元与检测单元通信连接，能够控制检测单元对设置在检测区内的曲板进行检测，利用获取的曲板测量值与曲板对应位置的设计值进行对比，进而判断曲板是否满足设计要求，并在曲板不满足设计要求时输出曲板的修正区域及对应修正值。该曲板检测装置及检测方法有效地提高了船舶曲板构件的检测速率和检测精度，降低了船舶建造周期，同时也避免了现有技术利用手工样板样箱检测造成的资源浪费。

Description

一种曲板检测装置及检测方法

技术领域

本申请涉及船舶建造相关技术领域，尤其涉及一种曲板检测装置及检测方法。

背景技术

船舶在建造过程中，会应用到各种样式曲面构件，相对应的，也就需要在曲板构件的加工过程中，或安装过程中，对曲板的曲面精度进行检测，以使曲板构件能够满足预设的安装需求。

现有曲板构件通常采用的是手工样板样箱来作为曲板精度的检测工具，即利用木质的样板样箱来作为曲板构件的检测标尺，以迅速判定出曲板构件是否满足设计规格。然而，船舶在建造过程中，不同位置的曲板构件要求的安装精度的规格和样式各不相同，而手工样板样箱在使用过程中与曲板之间又具有一一对应的特点，也就需要大量的手工样板样箱来对应不同曲板构件的检测，严重限制了曲板构件的加工速度，影响船舶的建造周期，尤其是木质样板样箱需采用人工拉线对样，存在一定的误差，也会影响曲板的建造精度。同时，不同船型中使用的曲板构件也存在差异，也就导致手工样板样箱重复利用率低，造成资源浪费严重。

因此，如何提供一种曲板检测装置及检测方法，能够提高曲板构件的检测速率和检测精度，降低船舶建造周期，以及现有技术利用手工样板样箱检测造成的资源浪费，成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种曲板检测装置及检测方法，其能够提高曲板构件的检测速率和检测精度，进而降低船舶建造周期，并避免了现有技术利用手工样板样箱检测造成的资源浪费问题。

第一方面，本申请实施例提供一种曲板检测装置，其包括检测单元和控制单元，所述检测单元包括移动组件和数据采集组件，所述数据采集组件位于所述移动组件上，并随动于所述移动组件沿预设路径移动形成检测区；所述控制单元与所述检测单元通信连接，用于控制所述检测单元对设置在检测区内的曲板进行检测，并将获取的曲板测量值与曲板对应位置的设计值进行对比，以判定曲板是否满足设计要求，并在曲板不满足设计要求时输出所述曲板的修正区域及对应修正值。

在一种可能的实施方案中，所述移动组件包括移动箱体和伸缩横梁，所述移动箱体能够沿第一方向移动，所述伸缩横梁与所述移动箱体固定连接，能够沿第二方向伸缩移动，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述移动箱体沿所述第一方向的移动路径和所述伸缩横梁沿所述第二方向的伸缩路径共同限定出所述检测区的检测范围。

在一种可能的实施方案中，所述设计值通过所述控制单元对曲板的设计参数进行设定并预处理后获取；所述测量值通过所述控制单元对曲板的测量参数进行预处理后获取。

在一种可能的实施方案中，所述测量参数通过所述数据采集组件对曲板表面进行检测获取，包括曲板表面的水平位置数据和竖直高度数据。

在一种可能的实施方案中，所述数据采集组件包括激光辅助定位***和立体双目视觉***，所述激光辅助定位***用于对设置在所述检测区的曲板的扫描定位数据进行采集，所述立体双目视觉***用于对曲板表面距离所述数据采集组件的竖直高度数据进行采集。

第二方面，本申请还提供一种曲板检测方法，包括采用上述热任意一中实施方式所述的曲板检测装置，包括如下步骤：

提供待检测曲板，并将曲板稳定放置在检测单元的检测区内；

于控制单元的设计数据模块对曲板的设计参数进行设定和预处理，建立曲板的标准模型，并获取曲板的制作精度设计值；

于控制单元的测量设备模块控制所述检测单元对设置在检测区内的曲板进行扫描测量，根据扫描测量参数建立曲板的测量模型，并获取曲板的制作精度测量值；

于控制单元的曲面对比模块将所述标准模型的设计值和对应位置所述测量模型的测量值进行对比，判定曲板是否符合设计要求，并在曲板不符合设计要求时输出需要修正的区域以及对应区域的修正值。

在一种可能的实施方案中，所述标准模型通过对曲板设计边界值和设计曲面值预处理后获得，所述设计边界值为设计参数中组成边界的三维点坐标数据，所述设计曲面值为所述设计参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据；所述测量模型通过对曲板测量边界值和测量曲面值预处理后获得，所述测量边界值为所述测量参数中组成边界的三维点坐标数据，所述测量曲面值为所述测量参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据。

在一种可能的实施方案中，所述测量设备模块完成所述测量模型建立的步骤之后，还包括将所述测量模型与所述标准模型进行拟合，以使所述标准模型与所述测量模型的坐标相对应。

在一种可能的实施方案中，所述测量模型与所述标准模型进行拟合的步骤包括将所述标准模型的角点和设计中线与所述测量模型对应位置的角点和测量中线进行拟合重叠。

在一种可能的实施方案中，所述将所述标准模型在预设位置的设计值和对应位置所述测量模型的测量值进行对比的步骤包括获取同一位置设计值与测量值之间的差值，且预设位置的对比结果在预设阈值范围以内的曲板复合设计要求。

与现有技术相比，本申请的有益效果至少如下：

本申请提供了一种曲板检测装置及检测方法，包括检测单元和控制单元，检测单元包括移动组件和位于移动组件上的数据采集组件，数据采集组件随动于移动组件沿预设路径移动形成检测区，控制单元与检测单元通信连接，能够控制检测单元对设置在检测区内的曲板进行检测，利用获取的曲板测量值与曲板对应位置的设计值进行对比，进而判断曲板是否满足设计要求，并在曲板不满足设计要求时输出曲板的修正区域及对应修正值。该曲板检测装置及检测方法有效地提高了船舶曲板构件的检测速率和检测精度，降低了船舶建造周期，同时也避免了现有技术利用手工样板样箱检测造成的资源浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为根据本申请实施例示出的曲板检测装置结构示意图。

图2为根据本申请实施例示出的一种曲板检测方法的步骤流程示意图。

图3为根据本申请实施例示出的一种控制单元的结构示意图。

图4为根据本申请实施例示出的一种设计数据模块输出的标准模型结构示意图。

图5为根据本申请实施例示出的一种曲面对比模块输出的测量结果数据示意图。

图示说明：

100检测单元；110移动组件；111移动箱体；112伸缩横梁；120数据采集组件；130检测区；200控制单元；210文件功能模块；220设计数据模块；230测量设备模块；240曲面对比模块。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

根据本申请的一个方面，提供了一种曲板检测装置，参见与1，包括检测单元100和控制单元200。检测单元100包括移动组件110和数据采集组件120，数据采集组件120设置在移动组件110上并随动于移动组件110，并在移动组件110沿预设路径移动时形成检测区130。控制单元200与检测单元100通信连接，用于控制检测单元100对设置在检测区130内的曲板进行检测，并将获取的曲板测量值与曲板对应位置的设计值进行对比，根据对比结果判定曲板是否满足设计要求，若曲板制作满足设计要求，则进行继续进行其他曲板的检测。若曲板制作不满足设计要求，则输出曲板的需要修正的区域，并对该区域需要修正的修正值进行计算和输出，以便于施工人员快速对需要修正的区域进行进一步加工，直至曲板所有测量点在该检测装置的检测下均符合设计要求，进而大大能够提高曲板构件的检测速率和检测精度，提高船舶了建造周期，并减少了现有手工样板样箱制作所造成的资源浪费。

其中，曲板的设计值可以包括控制单元200对曲板的设计参数进行设定并预处理后获得，曲板的测量值可以包括控制单元200对曲板经过检测单元100检测得出的测量参数进行预处理后获得。

在一种实施方式中，移动组件110包括移动箱体111和伸缩横梁112，移动箱体111的底部设有滑轨或滑轮，进而使移动箱体111能够在水平面上沿第一方向移动。伸缩横梁112的一端与移动箱体111固定连接，另一端沿第二方向延伸，进而使伸缩横梁112能够沿第二方向伸缩移动。移动箱体111沿第一方向移动路径和伸缩横梁112沿第二方向的伸缩路径共同限定出检测区130的检测范围。其中，第一方向与第二方向相互垂直。

较佳地，伸缩横梁112与移动箱体111预设高度的位置固定连接，也就是说，当曲板设置在检测区130时，伸缩横梁112位于曲板的上方，进而在移动箱体111沿第一方向移动时，伸缩横梁112不会与设置在检测区130的曲板相接触或干涉碰撞。

在一种实施方式中，数据采集组件120设置在伸缩横梁112上，数量可以包括多个，以在移动箱体111和伸缩横梁112各自沿其预设路径移动时，数据采集组件120能够随之移动，进而对设置在检测区130的曲板表面进行数据采集，获得曲板的测量参数。

较佳地，曲板的测量参数包括采集曲板表面的水平位置数据和竖直高度数据，曲板表面为水平位置数据即为曲板表面任意点在水平地面上的坐标，而曲板表面的竖直高度数据则为曲板表面与预设平面的竖直距离，也可以是曲板表面与伸缩横梁112所在平面或水平地面的竖直距离。需要说明的是，曲板表面任意点的水平位置数据与竖直高度数据一一对应，也就是说，曲板表面任意水平坐标点有且仅有一个竖直高度数据与之对应。

例如，在本实施例中，数据采集组件120包括激光辅助定位***和立体双目视觉***，激光辅助定位***用于对设置在检测区130的曲板扫描定位数据进行采集，立体双目视觉***会对曲板表面距离数据采集器的竖直高度数据进行采集。需要说明的是，立体双目视觉***会根据其距离水平面的距离自动过滤大于等于该距离的噪点，以确保数据输出的准确性。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种曲板检测方法，参见图2和图3，包括采用上述任意一种实施方式所述的曲板检测装置，包括如下步骤：

首先，提供待检测曲板，并将曲板稳定放置在检测单元100的检测区130内，以保证曲板在检测区130内不可移动，且姿态唯一。例如，可以采用木楔块将曲板固定在检测区130内。

接着，于控制单元200的设计数据模块220对曲板的设计参数进行设定和预处理，建立曲板的标准模型。

标准模型通过对曲板设计边界值(Limit值)和设计曲面值(Surface值)预处理后获得，设计边界值为曲板设计参数中组成边界的三维点坐标数据，设计曲面值为曲板设计参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据。根据曲板的尺寸大小，三维点坐标数据可以由16*16或32*32个坐标点构成。完成标准模型建立之后，再选择获取的制作精度设计值，以与后续曲板的实际精度测量值进行对比。

然后，再利用控制单元200的测量设备模块230控制检测单元100，以对设置在检测区130内的曲板进行扫描测量，根据扫描测量参数建立曲板的测量模型，并获取曲板的制作精度测量值。

测量模型通过对曲板测量边界值和测量曲面值预处理后获得，测量边界值为测量参数中组成边界的三维点坐标数据，测量曲面值为测量参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据。

在一种实施方式中，测量模型建立完成之后，还包括利用测量设备模块230将测量模型与标准模型进行拟合，以使标准模型与测量模型的坐标相对应，也就是说，拟合后的标准模型与测量模型才能位于同一坐标基准之下，后续曲面对比模块240才能通过曲板上任意位置的点，计算并判断出该点是否满足设计要求。

较佳地，设计数据模块220能够通过曲板的设计边界值识别计算出标准模型的角点和设计中线，测量设备模块230也能够通过曲板的测量边界值识别和计算出测量模型的角点和测量中线。测量模型与标准模型进行拟合时，需先将设计中线和测量中线重叠，然后再将测量模型的角点与标准模型的角点进行最小距离匹配，进而完成测量模型与标准模型的拟合步骤。

需要说明的是，此处设计中线与测量中线需与曲板相对的两条边界的中点相对应，角点匹配时标准模型的角点和测量模型的角点也需与曲板实际的角点相对应。

最后，再于控制单元200的曲面对比模块240将标准模型的设计值和对应位置测量模型的测量值进行对比，获取同一位置标准模型的设计值与测量模型的测量值的差值，根据差值的大小，判定曲板是否符合设计要求，也就是曲板表面的同一位置标准模型与测量模型的高度差。若高度差均在预设的阈值范围以内，则该曲板满足设计要求，而当存在曲板的标准模型与测量模型的高度差超出预设阈值范围时，该测量值或设计值对应的曲板的位置则为曲板的需要修正的区域，而预设阈值范围的极值与高度差的差值则为该区域对应的修正值。

较佳地，曲面对比模块240还能够对曲板的任意位置的设计值和测量值进行输出，以加快对曲板的检测效率。

例如，在本实施例中，参见图4，待检测曲板为方形曲板时，设计数据模块220能够根据方形曲板的设计边界值识别出标准模型的4条边界和4个角点(例如角点P1～P4)，将标准模型将以任意相对的两条边界的中点连线作为设计中线，并以该设计中线作为X轴延伸的方向，以该设计中线的铅垂面延伸的方向作为Z轴延伸的方向，Y轴的延伸方向则与X轴和Z轴的延伸方向垂直。

同理，测量设备模块230能够根据方形曲板的测量边界值识别出测量模型的4条边界和4个角点(例如p1～p4)，且测量模型将以设计中线相对应的两条边界的中点连线作为测量中线，并以该测量中线作为x轴延伸的方向，以该测量中线的铅垂面延伸的方向作为z轴延伸的方向与铅垂面相垂直，y轴的延伸方向则与x轴和z轴的延伸方向垂直。

然后再将标准模型的设计中线与测量模型的测量中线相重叠，并将标准模型的角点与测量模型的角点进行最小距离匹配，即将P1与p1、P2与p2、P3与p3及P4与p4相对应，即完成测量模型与标准模型的拟合，使测量模型于标准模型位于同一坐标基准之下。

最后，再利用曲面对比模块240将标准模型的设计值和对应位置测量模型的测量值进行对比，以对曲板是否符合设计要求作出判定。较佳地，为了进一步提高曲板的检测效率，可以选择性的对部分肋位上的曲板点位进行抽样检测，根据抽取点位的测量结果，快速对曲板是否符合设计要求作出判定。例如，参见图4和图5，抽取4档不同肋位(F0、F1、F2和F3)，且每个肋位对应的肋位线上可以选择15个测量点(编号由-g～g)，根据该4*15个点位的设计值与对应点测量值的差值，判断该曲板是否满足设计要求。肋位线即为设计中线或测量中线的起点对应的边界向终点对应的边界偏移预设距离的位置线，肋位即为肋位线与设计中线或测量中线的交点。

较佳地，设计值与测量值的差值满足设计要求的预设范围为±3mm，也就是说，设计值与测量值的差值超出3mm或-3mm的时，曲板不符合设计要求，该位置对应的区域即为曲板需要修正的区域。图5中，曲板表面每个测量点位的设计值与测量值的差值均在±3mm的预设范围以内，说明该曲板制作复合设计要求。

在一种实施方式中，控制单元200还可以包括文件功能模块210，可以根据曲板的工程编号、零件编号、板材厚度、材质属性等参数将曲板进行分类，以便于后续相同类型的曲板检测时，能够快速调动设计数据模块220、测量设备模块230和曲面对比模块240的参数和功能，提高工作效率。

本申请提供了一种曲板检测装置及检测方法，包括检测单元100和控制单元200，检测单元100包括移动组件110和位于移动组件110上的数据采集组件120，数据采集组件120随动于移动组件110沿预设路径移动形成检测区130；控制单元200与检测单元100通信连接，能够控制检测单元100对设置在检测区130内的曲板进行检测，进而判断曲板是否满足设计要求，并在曲板不满足设计要求时输出曲板的修正区域及对应修正值，有效地提高了船舶曲板构件的检测速率和检测精度，降低了船舶建造周期，同时也避免了现有技术利用手工样板样箱检测造成的资源浪费。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲板检测装置，其特征在于，包括检测单元和控制单元，所述检测单元包括移动组件和数据采集组件，所述数据采集组件位于所述移动组件上，并随动于所述移动组件沿预设路径移动形成检测区；所述控制单元与所述检测单元通信连接，用于控制所述检测单元对设置在检测区内的曲板进行检测，并将获取的曲板测量值与曲板对应位置的设计值进行对比，以判定曲板是否满足设计要求，并在曲板不满足设计要求时输出所述曲板的修正区域及对应修正值。

2.根据权利要求1所述的曲板检测装置，其特征在于，所述移动组件包括移动箱体和伸缩横梁，所述移动箱体能够沿第一方向移动，所述伸缩横梁与所述移动箱体固定连接，能够沿第二方向伸缩移动，所述第一方向与所述第二方向相互垂直，所述移动箱体沿所述第一方向的移动路径和所述伸缩横梁沿所述第二方向的伸缩路径共同限定出所述检测区的检测范围。

3.根据权利要求1所述的曲板检测装置，其特征在于，所述设计值通过所述控制单元对曲板的设计参数进行设定并预处理后获取；所述测量值通过所述控制单元对曲板的测量参数进行预处理后获取。

4.根据权利要求3所述的曲板检测装置，其特征在于，所述测量参数通过所述数据采集组件对曲板表面进行检测获取，包括曲板表面的水平位置数据和竖直高度数据。

5.根据权利要求1所述的曲板检测装置，其特征在于，所述数据采集组件包括激光辅助定位***和立体双目视觉***，所述激光辅助定位***用于对设置在所述检测区的曲板的扫描定位数据进行采集，所述立体双目视觉***用于对曲板表面距离所述数据采集组件的竖直高度数据进行采集。

6.一种曲板检测方法，包括采用权利要求1～5任意一项所述的曲板检测装置，其特征在于，包括如下步骤：

提供待检测曲板，并将曲板稳定放置在检测单元的检测区内；

于控制单元的设计数据模块对曲板的设计参数进行设定和预处理，建立曲板的标准模型，并获取曲板的制作精度设计值；

于控制单元的测量设备模块控制所述检测单元对设置在检测区内的曲板进行扫描测量，根据扫描测量参数建立曲板的测量模型，并获取曲板的制作精度测量值；

于控制单元的曲面对比模块将所述标准模型的设计值和对应位置所述测量模型的测量值进行对比，判定曲板是否符合设计要求，并在曲板不符合设计要求时输出需要修正的区域以及对应区域的修正值。

7.根据权利要求6所述的曲板检测方法，其特征在于，所述标准模型通过对曲板设计边界值和设计曲面值预处理后获得，所述设计边界值为设计参数中组成边界的三维点坐标数据，所述设计曲面值为所述设计参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据；所述测量模型通过对曲板测量边界值和测量曲面值预处理后获得，所述测量边界值为所述测量参数中组成边界的三维点坐标数据，所述测量曲面值为所述测量参数中边界范围以内的曲面的三维点坐标数据。

8.根据权利要求6所述的曲板检测方法，其特征在于，所述测量设备模块完成所述测量模型建立的步骤之后，还包括将所述测量模型与所述标准模型进行拟合，以使所述标准模型与所述测量模型的坐标相对应。

9.根据权利要求8所述的曲板检测方法，其特征在于，所述测量模型与所述标准模型进行拟合的步骤包括将所述标准模型的角点和设计中线与所述测量模型对应位置的角点和测量中线进行拟合重叠。

10.根据权利要求6所述的曲板检测方法，其特征在于，所述将所述标准模型在预设位置的设计值和对应位置所述测量模型的测量值进行对比的步骤包括获取同一位置设计值与测量值之间的差值，且预设位置的对比结果在预设阈值范围以内的曲板复合设计要求。

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