[發明專利]船舶型線逆向測繪裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 202011117612.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112362018B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 杜林;舒躍輝;吳欽;張耀文;李乾坤;李廣年
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01B21/20
• 分類號: G01B21/20
• 代理公司: 寧波甬致專利代理有限公司 33228
• 代理人: 薛莉莉

1.船舶型線逆向測繪裝置，包括車體(1)，其特征在于：所述車體(1)的底部連接有車架(9)，所述車架(9)前后均安裝有雙頭軸馬達一(8)，所述雙頭軸馬達一(8)的兩側連接有帶輪(7)，同側的帶輪(7)之間安裝有履帶(12)；所述車體(1)上安裝有裙擺(4)圍設在車架(9)的四周；

所述車體(1)上設有通入車架(9)的通孔(3)，通孔(3)內安裝有圈架，所述圈架上安裝有馬達二，所述馬達二上安裝有螺旋槳(2)，車體(1)的前端安裝有攝像頭(5)，車體(1)內還安裝有陀螺儀。

2.根據權利要求1所述的船舶型線逆向測繪裝置，其特征在于：所述車體(1)上安裝有探照燈(6)。

3.根據權利要求1所述的船舶型線逆向測繪裝置的船舶型線測量方法，其特征在于，包括如下步驟，

1)將船舶型線逆向測繪裝置放在船體外表面起始位置，通過線控啟動馬達二帶動螺旋槳(2)旋轉，這樣在車架(9)的四周的裙擺(4)內部形成低壓區使整個裝置吸附在船體外表面；

2)通過線控操縱雙頭軸馬達一(8)使測繪裝置行進，轉彎，車體(1)內部陀螺儀以固定頻率通過數據線向數據采集終端發送與船體外板切面法線的相對夾角信息和行進速度信息，具體信息如下：三軸角度數據，所述三軸角度數據包括alpha°，beta°，gamma°，和步進電機轉速數據，所述步進電機轉速數據包括Omega、rad/s；

3)采集數據，具體如下：測繪裝置采用減速步進馬達直接驅動履帶輪方案，所以裝置在i時刻的前進速度計算公式為：

V i ＝2πR*Omega i

式中：V i 為裝置在i時刻的前進速度，單位為m/s，R為帶輪(7)的半徑，單位為m，Omegai 為i時刻轉動角速度；

裝置邊走的同時以陀螺儀采集到的三軸角度X.Y.Z為空間向量A0的三軸夾角、以速度大小為空間向量A0的模，以裝置啟動原點為空間向量A0的起點，繪制空間向量A0，并以A0的終點作為A1的起點，以同樣的方法繪制A1，一直繪制到整條水線測量完畢；

4)裝置測完當前水線后，向船底方向旋轉90度，并移動d距離，再以之前旋向轉動90度，現在裝置位置是第二根水線的下方；

5)不斷重復步驟3)和4)，使裝置進行多次往復，裝置就會遍歷船體一側的表面，并繪制出多條半寬水線；

6)數據處理：以第一條水線的初始點為原點P0(x0，y0，z0)＝(0，0，0)，以繪制過程中A0到AN向量的端點坐標Pi(xi，yi，zi)為船體外板型值點，則同一條水線上各型值點可根據以下換算關系進行迭代計算：

x i ＝x i-1 +cos(β i -β i-1 )*V i

y i ＝y i-1 +sin(β i -β i-1 )*V i

z i ＝z i-1

此時得到同一條水線各坐標點(xi，yi，zi)數據；

當坐標在兩條水線間進行換算時，為肋骨方向切面，換算關系進行迭代計算：

x i ＝x i-1

y i ＝y i-1 -sin(γ i -γ i-1 )*d

z i ＝z i-1 -cos(γ i -γ i-1 )*d

此時得到相鄰兩條水線各坐標點(xi，yi，zi)數據；

通過以上數據處理，自P0至PN截止，裝置遍歷半個船體外板，獲取數據n組，此時得到船體外板整體的坐標點數據，每組包括電機轉速和三軸角度數據，用于上述迭代計算公式計算各Pi點的(xi，yi，zi)坐標，各Pi點的(xi，yi，zi)坐標聚合便可以形成實際形狀曲面，該曲面便是船體外板的面。