水運(yùn)是一種已有千年歷史的運(yùn)輸方式握饼，從過去非常簡(jiǎn)單的木船颅挟，到如今的游艇和潛艇，自從第一艘船被發(fā)明以來收罢，造船技術(shù)也已經(jīng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展晤泌。過去將木板釘成木框的簡(jiǎn)單流程，已經(jīng)演變成為按照特定的配置對(duì)數(shù)百個(gè)不同部件進(jìn)行精密工程和裝配的復(fù)雜流程耕姊。

造船過程中精確度的重要性

精確地安裝各個(gè)零件是造船成功的基礎(chǔ)桶唐，為了確保準(zhǔn)確的匹配栅葡，所有部件必須按照設(shè)計(jì)規(guī)格進(jìn)行驗(yàn)證。一艘船通常由許多構(gòu)件組成并且包含一百多個(gè)不同的部件尤泽。無縫地安裝和組合所有部件是非常關(guān)鍵的欣簇。為了達(dá)到這一要求，造船工程師必須使每個(gè)部件的測(cè)量結(jié)果坯约、形狀和位置正確無誤地符合船舶的設(shè)計(jì)規(guī)格熊咽。在裝配過程中尺寸出現(xiàn)偏差就會(huì)出問題，使船舶的總體質(zhì)量和性能受到影響并降低船舶的適航性闹丐。如果偏差較小横殴，可以進(jìn)行返工和修理，就需要制造商投入更多的資源來糾正該問題卿拴。這會(huì)導(dǎo)致增加勞動(dòng)成本和生產(chǎn)時(shí)間衫仑，導(dǎo)致生產(chǎn)停工，甚至造成業(yè)務(wù)損失堕花。

除了由于部件裝配不當(dāng)?shù)膯栴}導(dǎo)致潛在的生產(chǎn)率降低之外信撞，造船過程中測(cè)量結(jié)果的偏差還會(huì)造成更嚴(yán)重的后果。船體是船舶結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要部分穴你，是確保浮力的一個(gè)重要影響因素癣垛。如果船舶啟用之前未能及時(shí)地檢測(cè)到偏差，就會(huì)出現(xiàn)與穩(wěn)定性乓收、船體壓力有關(guān)的問題并可能導(dǎo)致其他損失瞻坊。在嚴(yán)重的情況下，船舶會(huì)在航行期間進(jìn)水愧棋，這會(huì)導(dǎo)致航程中斷兼峻、貨物受損（如果是貨船）或?qū)е氯藛T傷亡的海難。

出于上述原因罗和，尺寸控制顯然是當(dāng)代船舶建造中的一個(gè)重要方面神深。

現(xiàn)代測(cè)量解決方案

造船工程師們?cè)诠ぷ鬟^程中經(jīng)常遇到的一項(xiàng)挑戰(zhàn)是必須測(cè)量船舶部件。這些部件的尺寸通常較大功哮，利用傳統(tǒng)儀器和手工量具（例如量規(guī)仅谍、千分尺和卡尺）很難對(duì)其進(jìn)行正確的測(cè)量。利用這些工具進(jìn)行測(cè)量往往會(huì)有一致性和可靠性的問題援奢，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果是人工讀取的并在很大程度上依賴于技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)和技能兼犯。隨后在生成報(bào)告時(shí)也需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，因?yàn)槿匀恍枰獙?duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行人工分析和處理集漾，然后才能起草報(bào)告切黔。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和現(xiàn)代測(cè)量方法的不斷發(fā)展，現(xiàn)在可以利用便攜式三維測(cè)量和數(shù)字化建檔解決方案具篇，例如激光跟蹤儀和激光掃描儀纬霞，來完成過去很難完成的大型部件測(cè)量工作凌埂。這些先進(jìn)的設(shè)備為在造船過程中檢測(cè)船舶零件和部件提供了一種快速而精確的方法，允許用戶直接和精確地將部件安裝到船上诗芜。這些解決方案還可以讓用戶實(shí)現(xiàn)船體的數(shù)字化并捕捉完工文件數(shù)據(jù)侨舆，以便進(jìn)行修理和重新建造。

使用FARO Laser Scanner Focus3D X Series激光掃描儀獲取船體尾部（上圖）的數(shù)字化圖像文件（下圖）绢陌。

接下來的部分對(duì)這些解決方案的工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要說明挨下。

非接觸式三維激光掃描解決方案

三維激光掃描儀旨在高速地獲取大量數(shù)據(jù)，能在較短的時(shí)間內(nèi)以毫米級(jí)的精度創(chuàng)建真實(shí)場(chǎng)景的逼真虛擬模擬脐湾。由于被測(cè)物無法觸及而需要進(jìn)行非接觸式測(cè)量的用戶也會(huì)發(fā)現(xiàn)激光掃描儀非常有用臭笆。這類情況包括溫度極高的物體、可塑性和延展性極大的物體或有些部位難以觸及的大型物體（例如船體的鋼板和構(gòu)件）隶秒。激光掃描儀尤其適用于三維數(shù)字化存檔持沛，配合適當(dāng)?shù)能浖梢詫⑹占降脑紨?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成三維模型媒敲。

新型的三維掃描儀將較大的測(cè)量范圍汇凌、高分辨率的彩色圖像和精確的測(cè)量集于一身。有些激光掃描儀采用人體工學(xué)設(shè)計(jì)透鹊，便攜并且能夠無線連接蚪教，具有更佳的工作流程或易用性。FARO? Laser Scanner Focus3D就是這樣一款激光掃描儀召期，小巧畅镐、緊湊的設(shè)計(jì)容納了諸多優(yōu)點(diǎn)。

Focus3D主要利用相移測(cè)量技術(shù)來測(cè)量距離编漆。該掃描儀可投射一束不同波長(zhǎng)的紅外光践桂，在射到物體上之后，紅外光將被反射回掃描儀跌蛔。利用距離測(cè)量結(jié)果以及從角度編碼器獲得的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)级汹，該設(shè)備可計(jì)算出物體在空間內(nèi)的笛卡爾坐標(biāo)，數(shù)百萬個(gè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)形成周圍環(huán)境的完整三維視圖盒卸。Focus3D的尺寸僅為24 × 20 × 10cm3骗爆，重量?jī)H為5.2 kg，是市場(chǎng)上最小的三維激光掃描儀世落。

FARO Laser Scanner Focus3D X 330 的測(cè)量范圍可以達(dá)到330米淮腾。

激光跟蹤儀解決方案

激光跟蹤儀是目前最常見的便攜式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x (CMM)，能夠讓操作人員輕松而精確地測(cè)量物體的物理幾何特征屉佳。適用于大范圍的測(cè)量需求，F(xiàn)ARO? Laser Tracker Vantage這種激光跟蹤儀能夠在較長(zhǎng)的測(cè)量距離上提供極為精確的測(cè)量結(jié)果洲押。測(cè)量時(shí)武花，只需將靶球抵靠被測(cè)物體圆凰，激光跟蹤儀向靶球發(fā)射激光束，靶球接收到激光并將激光束反射回激光跟蹤儀体箕，激光跟蹤儀利用干涉測(cè)量法或相移分析法（也被稱為“絕對(duì)測(cè)距技術(shù)”[ADM]）確定到靶球的距離专钉。利用激光跟蹤儀所確定的水平角度和垂直角度以及測(cè)到的距離，激光跟蹤儀能夠精準(zhǔn)地測(cè)量靶球的坐標(biāo)位置累铅。簡(jiǎn)而言之跃须，通過每次測(cè)量?jī)蓚€(gè)角度和一個(gè)距離，激光跟蹤儀可以精確地確定靶球在球形空間內(nèi)的位置禽岭。

與先前的產(chǎn)品相比诉抱，FARO Laser Tracker Vantage的尺寸減小了25%，重量減輕了28% 艘励。

另外聂闺，激光跟蹤儀能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量的功能，這種獨(dú)特的功能唆痪，再加上激光跟蹤儀速率高達(dá)16,000次/秒的內(nèi)部取樣點(diǎn)能力咨捕，能夠讓用戶以數(shù)字化的方式記錄復(fù)雜表面的數(shù)據(jù)和測(cè)量物體的位置移動(dòng)。事實(shí)上境株，如今的激光跟蹤儀具有極大的測(cè)量范圍和極高的測(cè)量精度础川，更具通用性，能為操作人員提供更佳的測(cè)量結(jié)果肌蝶。例如肖婴，F(xiàn)ARO Vantage的半徑測(cè)量為80米，在這一距離上刑嚷，其獲取的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)精度高達(dá)39微米(0.039毫米)略裹。

從本質(zhì)上講，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)使造船工程師能夠最大限度地減少人為誤差闽巩，在更短的時(shí)間內(nèi)獲得符合更嚴(yán)格的公差要求的可復(fù)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)钧舌。這些解決方案也更加便攜易用。操作人員能夠輕松地將它們部署在需要的地方進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量涎跨，甚至可以用在難以接近或不方便的環(huán)境中洼冻。

有時(shí)，船舶部件的尺寸非常大隅很，無法在常規(guī)的加工中心加工撞牢，并且需要在船廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。另外叔营，有時(shí)可能需要在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量屋彪，例如輪機(jī)艙。在這些情況下，便攜式三維測(cè)量設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢(shì)畜挥。

行業(yè)應(yīng)用

僅僅是造船行業(yè)仔粥，現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)就有廣泛的應(yīng)用。下面部分列舉了一些造船行業(yè)的真實(shí)案例蟹但，在這些案例中及苍，業(yè)內(nèi)人士將FARO的一些三維測(cè)量解決方案成功地融入到他們的生產(chǎn)流程中并獲得了極佳的效果。

曲面殼板評(píng)估系統(tǒng)

曲面殼板

在造船過程中蓉厕，為船舶打造勻稱外觀的正是用大塊的厚鋼板制成的“曲面殼板”勾疏，這些曲面殼板利用復(fù)雜的三維曲線覆蓋了從船頭到船尾的整個(gè)船體。在船舶結(jié)構(gòu)中要用到數(shù)百塊殼板杉漓，比較和評(píng)估曲面殼板的一個(gè)傳統(tǒng)方法是使用木制彎曲模板蛉渡。這種方法的精確度很低，主要是因?yàn)榍鏆ぐ迨怯晒そ呈止ゅ憠汉痛慊鸲杉臀@些工匠所擁有的技能水平可能不盡相同则钩。這在較大程度上依賴于工匠個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)（例如：視覺判斷和加工方案的設(shè)計(jì)），這會(huì)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的質(zhì)量參差不齊虹限。

另外檀巡，原先的方法只能評(píng)估木制模板所適合的殼板部件。被木制模板‘漏檢’的殼板誤差只能在后期的裝配過程中才能被發(fā)現(xiàn)彭薪。由于每塊殼板自身的復(fù)雜程度不同宜恩，日后進(jìn)行的返工可能要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。此外夜矗，這些木制模板需要進(jìn)行定制泛范，無法適用于所有的船舶。這意味著需要使用數(shù)量較大的不同模板紊撕，這會(huì)增加材料成本并耗費(fèi)大量時(shí)間罢荡。使用舊方法還需要貯存和保養(yǎng)這些模板，從長(zhǎng)期來看对扶，這會(huì)增加額外的費(fèi)用区赵。

利用FARO Laser Scanner Focus3D來測(cè)量曲面殼板

有了Focus3D，一家日本造船公司在評(píng)估過程中再也無需使用木質(zhì)模板浪南。他們的新方法需要將設(shè)計(jì)圖的 CAD 數(shù)據(jù)與Focus3D所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較笼才，這是由一個(gè)大型點(diǎn)云處理平臺(tái)來完成的。除此之外络凿，該團(tuán)隊(duì)還生成了彩圖來分析待檢殼板的精確度骡送，解決了與激光掃描儀部署有關(guān)的問題，并且評(píng)審了研究期間測(cè)量數(shù)據(jù)的使用率絮记。

在激光掃描儀的幫助下摔踱，該公司只需根據(jù)殼板的尺寸縮小掃描范圍并修改分辨率虐先，就能立即掃描曲面殼板。彩色掃描圖像提供了極大的便利甥鼠，能夠讓操作人員輕松地找出需要增大曲度的點(diǎn)块生。采用Focus3D使工作人員獲得了良好和一致的測(cè)量結(jié)果稻诚，并且不必依賴技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)和主觀感知岭笔，就可獲得適合最終裝配的殼板的正確形狀。

安裝壓艙水處理系統(tǒng)

為了幫助實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和平衡辖狞，大型船舶將淡水或海水注入到水艙和貨艙中（被稱為“壓艙水”）钻国。船舶可以在停靠的港口注入壓艙水孩置，也可以在裝貨前或卸貨后注入壓艙水燎称，并且船舶將攜帶壓艙水一起航行。然而罚栏，由于海水含有沉淀物贩溉、浮游生物和各種小型生物體，更換壓艙水時(shí)可能導(dǎo)致有害水生物從一個(gè)地區(qū)被運(yùn)送至數(shù)千公里以外的其他地區(qū)增捻，給海洋生態(tài)平衡帶來巨大影響膨桂。

為解決環(huán)境污染問題，日本的一家船舶修理公司在遠(yuǎn)洋船舶上準(zhǔn)備安裝壓艙水處理系統(tǒng)時(shí)使用了Focus3D锥惋。壓艙水處理系統(tǒng)通常被安裝在船上的輪機(jī)艙和泵艙內(nèi)昌腰。在一艘正常工作的船上安裝大型的新系統(tǒng)要花費(fèi)大量時(shí)間和精力，這是因?yàn)榇弦呀?jīng)安裝了復(fù)雜的管道系統(tǒng)和設(shè)備膀跌。

在安裝前遭商，必須繪制安裝現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)圖紙，傳統(tǒng)方法需要使用人工測(cè)量來復(fù)制現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)布局捅伤。必須根據(jù)這些人工繪制的圖紙來重新創(chuàng)建適應(yīng)新系統(tǒng)的模型劫流。這一過程需要對(duì)船舶進(jìn)行無數(shù)次的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并要花費(fèi)大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。另外丛忆，使用人工測(cè)量結(jié)果的局限性意味著圖紙上的小錯(cuò)誤會(huì)變成實(shí)施過程中更大的設(shè)計(jì)故障祠汇。

利用Focus3D，該公司大大縮短了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所用的時(shí)間蘸际。過去座哩，用人工方法測(cè)量現(xiàn)有的管道和設(shè)施要花數(shù)天時(shí)間，然而使用三維掃描技術(shù)粮彤，技術(shù)人員在一天內(nèi)就完成了測(cè)量工作根穷。Focus3D的便攜性和緊湊性使技術(shù)人員更加輕松地完成了對(duì)狹小場(chǎng)地的測(cè)量。

收集后的測(cè)量點(diǎn)能夠被轉(zhuǎn)換成三維CAD數(shù)據(jù)蓝漏，該公司可以直接使用這些CAD數(shù)據(jù)來創(chuàng)建三維設(shè)計(jì)圖紙诽怨。基于精確的三維模型來預(yù)先創(chuàng)建設(shè)計(jì)圖的能力，允許創(chuàng)建最佳的設(shè)計(jì)并考慮關(guān)鍵項(xiàng)目（例如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖食云、生產(chǎn)材料和工程圖紙）的準(zhǔn)備時(shí)間浩铺。另外，在安裝壓艙水處理系統(tǒng)之后痒池，更容易了解總體布局和確定潛在的問題红骏。這是使用傳統(tǒng)二維模型所難以做到的。

因此凉陌，該公司得以將節(jié)省下的時(shí)間和精力用在系統(tǒng)的安裝上星茶。固定設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝得到了更佳的管理埠浩，使得每個(gè)項(xiàng)目都能夠及時(shí)地完成飒胜。

船體幾何尺寸驗(yàn)證

船體是船舶的主要組成部分，在建造之前和檢測(cè)工作期間屠伴，需要獲得船體的精確測(cè)量結(jié)果射严。由于船體具有不規(guī)則的和彎曲的表面，再加上各種部件的尺寸非常大管挟，所以使用傳統(tǒng)手工工具很難獲得精確的測(cè)量結(jié)果轿曙。

在制造潛水艇時(shí)，一家軍工造船公司將FARO Laser Tracker用于鋼材加工過程哮独。在裝配前拳芙，加工好的部件必須經(jīng)過嚴(yán)格的檢測(cè)，以確保尺寸符合規(guī)格要求并在安裝時(shí)能夠正確地對(duì)準(zhǔn)皮璧。激光跟蹤儀被證明適合測(cè)量大型魚雷艇船體的鋼結(jié)構(gòu)部分舟扎，這些鋼結(jié)構(gòu)部分最后被裝配在一起形成結(jié)構(gòu)完整的潛水艇。在這種情況下悴务，該公司選擇使用FARO Laser Tracker來進(jìn)行測(cè)量睹限，以便檢查徑向偏差和確保鋼構(gòu)件的正確加工。

通過使用激光跟蹤儀讯檐，該公司用更快的速度完成了大型部件的測(cè)量工作羡疗。這種精確而快速的方法不僅縮短了停工時(shí)間，提高了生產(chǎn)率别洪，而且允許該公司以數(shù)字方式檢查和記錄測(cè)量結(jié)果（與CAM軟件配合使用時(shí)叨恨，例如FARO? CAM2 Measure）。

另外敏栽，一家從事海事測(cè)量服務(wù)的公司在2004年雅典奧運(yùn)會(huì)期間向FARO尋求幫助去弹。該公司需要對(duì)參加奧運(yùn)會(huì)的賽艇的船體進(jìn)行檢查，以確保賽艇的形狀符合所限定的設(shè)計(jì)規(guī)格瓦轧。 FARO Laser Tracker 被用來記錄賽艇船體的形狀和測(cè)量船體的所有關(guān)鍵點(diǎn)毛溅。

通過使用Laser Tracker袭澎，該公司縮短了檢查過程并在更短的時(shí)間內(nèi)完成了對(duì)整個(gè)賽艇的測(cè)量。利用所獲得的三維數(shù)據(jù)关灰，他們還能夠?qū)⒂涗浀臏y(cè)量結(jié)果與現(xiàn)有的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較鞭眠，這是使用傳統(tǒng)方法所無法做到的。另外犬岔，Laser Tracker的便攜性還能夠讓該公司在指定的場(chǎng)所進(jìn)行檢查抑希，無需將賽艇運(yùn)送至其他地點(diǎn)。

結(jié)論

造船技術(shù)古已有之佣今，盡管基本原理保持不變唁映，但相關(guān)的方法和技術(shù)多年來已經(jīng)取得了長(zhǎng)足發(fā)展紫侵。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)靠汁，現(xiàn)有的方法可能很快就會(huì)被證明效率低下，并且最終被淘汰闽铐。在造船行業(yè)中蝶怔，想要改進(jìn)現(xiàn)有流程、提高生產(chǎn)率和保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的公司應(yīng)當(dāng)考慮采用現(xiàn)代化的測(cè)量解決方案兄墅，例如FARO所提供的一系列便攜式坐標(biāo)測(cè)量?jī)x（CMM）和激光掃描儀踢星。

關(guān)于FARO

FARO 是一家全球性科技公司，主要從事計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量設(shè)備和軟件的開發(fā)和銷售隙咸。FARO便攜式測(cè)量設(shè)備可在生產(chǎn)和質(zhì)量監(jiān)控過程中進(jìn)行高精度的三維測(cè)量沐悦，以及零部件和復(fù)合構(gòu)造的比對(duì)。公司設(shè)備廣泛應(yīng)用于檢測(cè)五督、成像藏否、逆向工程、生產(chǎn)規(guī)劃充包、庫(kù)存和竣工文件副签、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)以及事故現(xiàn)場(chǎng)或犯罪現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查和重建。

在 FARO 的支持下基矮，F(xiàn)ARO的客戶無需擔(dān)憂其三維測(cè)量和文件歸檔的需求淆储。作為便攜式計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量的先驅(qū)和市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者，F(xiàn)ARO持續(xù)不斷地應(yīng)用最前沿的科學(xué)技術(shù)熬慎，使其處于行業(yè)領(lǐng)先地位的產(chǎn)品更精確恍像、可靠且便于使用。并致力于通過FARO測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)化客戶工作鳖建，使客戶能夠大幅減少現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)間并降低總成本常携。

FARO已在全球安裝了超過30,000臺(tái)設(shè)備，擁有超過15,000個(gè)客戶杈鸵。公司全球總部位于佛羅里達(dá)州瑪麗湖扶免，歐洲總部位于德國(guó)斯圖加特努墩，亞太區(qū)總部位于新加坡。FARO 在日本紧视、中國(guó)引晌、印度、韓國(guó)硝荚、泰國(guó)赌骏、馬來西亞、越南焙蹭、加拿大晒杈、墨西哥、英國(guó)孔厉、法國(guó)拯钻、西班牙、意大利撰豺、波蘭以及荷蘭均設(shè)有分支機(jī)構(gòu)粪般。

更多信息: www.faro.com/cn

（Anthony Lur， FARO Technologies產(chǎn)品營(yíng)銷專員）

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)污桦，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享亩歹，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，也不構(gòu)成任何其他建議凡橱。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布小作、編輯整理上傳，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)稼钩，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)顾稀。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片晶襟、文字如涉及作品版權(quán)問題驳达，請(qǐng)第一時(shí)間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容笼肴，以保證您的權(quán)益缆瑟！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。