1、造船精度控制系統(tǒng)介紹造船精度的控制，從測(cè)量學(xué)的角度來(lái)說(shuō)屬于精密工業(yè)測(cè)量的范疇，主要是要對(duì)船體的部件進(jìn)行坐標(biāo)，長(zhǎng)度，垂直度等造船過(guò)程中所需要的尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，并形成精度控制數(shù)據(jù)分析庫(kù)，從而達(dá)到對(duì)船體尺寸進(jìn)行有效的控制，使之符合設(shè)計(jì)的要求，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的分析，為提高造船的速度和質(zhì)量提供必要的數(shù)據(jù)支持。從測(cè)量的內(nèi)容來(lái)分，主要包含劃線(xiàn)測(cè)量、分段測(cè)量、搭載定位等主要三大內(nèi)容，劃線(xiàn)測(cè)量主要是在分段制造時(shí)對(duì)原材料進(jìn)行激光劃線(xiàn)，確定部件的形狀和大小，為切割劃出輪廓線(xiàn)，目前一般采用激光經(jīng)緯儀、手持測(cè)距儀、激光水準(zhǔn)儀以及鋼卷尺進(jìn)行測(cè)量；分段測(cè)量主要是對(duì)船體分段的端口的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以便確定建造分段與

2、設(shè)計(jì)分段的差值，然后進(jìn)行預(yù)修整，也就是我們通常所說(shuō)的進(jìn)行余量切割，之后才可以將分段進(jìn)行吊裝搭載；而搭載定位主要是在船臺(tái)船塢進(jìn)行分段搭載的時(shí)候，需要確定搭載分段的位置，以便和船體正確合攏而進(jìn)行的測(cè)量工作，一般是在中合攏或大合攏時(shí)采用。分段測(cè)量和搭載定位在傳統(tǒng)的造船中，主要采用經(jīng)緯儀和鋼尺以及吊大錘進(jìn)行測(cè)量，隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，日韓等較先進(jìn)造船廠(chǎng)已普遍采用全站儀配合計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)（即測(cè)量軟件）進(jìn)行精度控制，日韓在精度造船方面已經(jīng)積累了很豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們國(guó)家的造船業(yè)目前正在從余量造船向數(shù)字造船轉(zhuǎn)變，最終發(fā)展為精度造船。精度造船是造船業(yè)精度控制發(fā)展的重要方向，做好數(shù)字化精度控制，是發(fā)展精度造船的重要基

3、礎(chǔ)，就我國(guó)造船業(yè)精度控制現(xiàn)狀而言，各大船廠(chǎng)都在進(jìn)行精度控制的改革，力求先做到數(shù)字造船，積累一定的經(jīng)驗(yàn)后，在逐步過(guò)渡到精度造船。數(shù)字造船就離不開(kāi)數(shù)字化的硬件設(shè)備和軟件，全站儀和數(shù)字化造船軟件是數(shù)字造船的數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)。全站儀是一種能夠采集空間點(diǎn)三維坐標(biāo)的光電設(shè)備，不需要對(duì)測(cè)量的物體進(jìn)行接觸，就能夠獲得2MM左右的測(cè)量精度，由于其操作簡(jiǎn)單，方便快捷，精度可靠，所以被廣泛的應(yīng)用于造船行業(yè)，日韓的大型船廠(chǎng)擁有全站儀的數(shù)量都是100多臺(tái)，國(guó)內(nèi)的上海外高橋，長(zhǎng)青造船廠(chǎng)等也擁有數(shù)十臺(tái)全站儀。但全站儀只是一個(gè)測(cè)量坐標(biāo)的光電測(cè)量設(shè)備，相當(dāng)于一個(gè)能夠測(cè)量角度和距離的傳感器，要想讓全站儀發(fā)揮更大的作用，特別是在造船行

4、業(yè)更方便使用的話(huà)，就必須借助計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，即相關(guān)造船行業(yè)的軟件系統(tǒng)。世界上造船精度控制系統(tǒng)，韓國(guó)發(fā)展得比較快，象現(xiàn)代重工，三星重工等，都有自己的造船精度控制系統(tǒng)，另外歐洲很早的時(shí)候也有一些軟件系統(tǒng)。無(wú)論是哪個(gè)廠(chǎng)家的軟件系統(tǒng)，其實(shí)從原理上來(lái)說(shuō)，造船精度控制的軟件部分，主要包括如下幾個(gè)部分：1， 分段測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)PDA版，即配合全站儀進(jìn)行分段測(cè)量，在現(xiàn)場(chǎng)就可以進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的分析，并將分段的數(shù)據(jù)快速采集，以便用計(jì)算機(jī)再進(jìn)行處理2， 分段測(cè)量辦公室后處理，即將分段測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比，形成圖形和精度報(bào)表，為分段的修整提供完善的數(shù)據(jù)3， 搭載定位PDA版，即配合全站儀進(jìn)行搭載時(shí)

5、的定位，快速提供搭載定位的數(shù)據(jù)，減少吊裝的時(shí)間，縮短搭載時(shí)間，從而加快造船的速度。4， 模擬搭載系統(tǒng)，即將測(cè)量的分段數(shù)據(jù)先進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬搭載，實(shí)際搭載的結(jié)果與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對(duì)比，以確定全體的整體搭載效果，方便進(jìn)行調(diào)整，確保搭載能夠一次合攏，而不需在船臺(tái)或船塢上進(jìn)行修整。5， 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，即將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)整理與分析，為以后造船提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是未來(lái)精度造船的基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)造船廠(chǎng)在數(shù)字化硬件設(shè)備上，已經(jīng)開(kāi)始投入，但在軟件系統(tǒng)上發(fā)展的速度比較慢，很多船廠(chǎng)甚至在90年代就已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了全站儀，但由于沒(méi)有軟件系統(tǒng)支持，加上全站儀銷(xiāo)售商對(duì)造船行業(yè)不熟悉，培訓(xùn)不到位，所以至今沒(méi)有很好的應(yīng)用，甚至基

6、本沒(méi)有使用。船廠(chǎng)精度管理人員的意識(shí)沒(méi)有到位，工人不熟悉電子設(shè)備和軟件是船廠(chǎng)在精度控制發(fā)展方面較慢的一個(gè)主觀(guān)原因，但另一個(gè)客觀(guān)原因就是，由于造船行業(yè)是一個(gè)很特殊的行業(yè)，做測(cè)量?jī)x器和軟件的廠(chǎng)商都對(duì)造船行業(yè)不了解，所以在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都沒(méi)有造船系統(tǒng)的軟件面世，韓國(guó)的軟件系統(tǒng)，不僅銷(xiāo)售的價(jià)格很高（一套系統(tǒng)一兩百萬(wàn)），而且由于造船行業(yè)有一定的保密性，韓國(guó)軟件并不愿意把所有功能開(kāi)放給中國(guó)用戶(hù)，中國(guó)船廠(chǎng)也要注意防范韓國(guó)軟件公司竊取船廠(chǎng)的資料，再加上韓國(guó)軟件都是英文（有些翻譯成漢語(yǔ)），售后服務(wù)也存在很大問(wèn)題，所以國(guó)內(nèi)船廠(chǎng)基本沒(méi)有使用韓國(guó)的軟件，其他國(guó)家的軟件也是同樣的情況。造船精度控制軟件從一定程度上來(lái)說(shuō)，制

7、約了我國(guó)造船精度控制的發(fā)展，也就是說(shuō)制約了我們數(shù)字造船在精度方面的發(fā)展。所幸的是，越來(lái)越多的船廠(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)意識(shí)到造船精度控制的重要性，已經(jīng)開(kāi)始在造船精度方面進(jìn)行投入，購(gòu)買(mǎi)設(shè)備和軟件以及培養(yǎng)精度人才，國(guó)內(nèi)一些原來(lái)做測(cè)量軟件的測(cè)量公司，也開(kāi)始涉足造船精度控制軟件的研發(fā)。青島海徠天創(chuàng)科技有限公司是國(guó)內(nèi)第一家推出造船精度控制系統(tǒng)的廠(chǎng)家，其推出的DACS（Dimensional & Accuracy Control System）尺寸與精度控制系統(tǒng)是由長(zhǎng)期從事船舶制造的工程技術(shù)人員和專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)工程師在借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)的基礎(chǔ)上合作開(kāi)發(fā)完成的，用于船舶制造過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)尺寸檢查、幾何量檢查、三維精度

8、控制、分段模擬搭載、檢查分段CUT/WELD值、預(yù)計(jì)分段吊裝位置、形成精度檢查表等的專(zhuān)用系統(tǒng)。主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：1， 它以系統(tǒng)軟件為核心，集成現(xiàn)代高精度全站儀及各種附件于一體，能夠快速、精確、自動(dòng)的對(duì)各種焊接件、船體分段、船體合攏進(jìn)行精度檢查及控制。2， 系統(tǒng)軟件基于Microsoft WindowsCE操作系統(tǒng)，安裝于便于現(xiàn)場(chǎng)攜帶的PDA之上。操作簡(jiǎn)單、界面友好、功能豐富。根據(jù)以往的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，操作人員經(jīng)簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可快速掌握，投入實(shí)際工作。3， 與國(guó)外同類(lèi)軟件（PowerBlock）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試比較顯示，國(guó)產(chǎn)DACS具有投資省、符合國(guó)人操作習(xí)慣、測(cè)量速度快、支持全站儀種類(lèi)齊全、服務(wù)到位等無(wú)可比擬

9、的優(yōu)點(diǎn)。4， 價(jià)格合理，并可為船廠(chǎng)量身定做個(gè)性化的軟件，5個(gè)功能模塊（即分段測(cè)量PDA版、分段精度管理后處理、船臺(tái)（塢）實(shí)時(shí)測(cè)量搭載軟件、三維模擬搭載軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）可以一次購(gòu)買(mǎi)，也可以分步驟逐漸購(gòu)買(mǎi)，一次購(gòu)買(mǎi)的費(fèi)用僅為進(jìn)口軟件的四分之一。青島海徠DACS造船精度系統(tǒng)的成功推出，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)造船精度軟件的空白，還推動(dòng)了造船行業(yè)在精度控制方面的發(fā)展，從2007年推出至今，已經(jīng)先后有天津新港、寧波三星、外高橋、廣船國(guó)際、等大型船廠(chǎng)采用，并取得了很好的效果。通過(guò)用戶(hù)的使用，與以往沒(méi)有軟件只有全站儀的時(shí)候進(jìn)行對(duì)比，精度控制軟件的優(yōu)異性主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1， 改半數(shù)字化為全數(shù)字化。原來(lái)全站儀只

10、能采集數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行成圖，也不能形成報(bào)表，更加沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)，所以只是測(cè)量的數(shù)據(jù)是數(shù)字化的，而成果卻是手工計(jì)算，其圖紙也是手工用CAD繪制，報(bào)表也是手工填寫(xiě)，相當(dāng)于是半自動(dòng)化。而配合軟件使用，則圖紙、報(bào)表、數(shù)據(jù)庫(kù)等都是自動(dòng)生成的，從測(cè)量數(shù)據(jù)和成果都是數(shù)字化的，方便于保存，以便以后利用。2， 改半自動(dòng)化和全自動(dòng)化。全站儀測(cè)量坐標(biāo)數(shù)據(jù)是相當(dāng)于自動(dòng)化的，只要人工瞄準(zhǔn)就可以自動(dòng)得到數(shù)據(jù)，但造船需要的不是測(cè)量數(shù)據(jù)，而是需要與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得到差值，以確定修割量。所以沒(méi)有軟件時(shí)，往往需要將測(cè)量的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行手工計(jì)算，不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且容易出錯(cuò)，而DACS軟件系統(tǒng)則可以自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng)得到造船精度控制需

11、要的數(shù)據(jù)，使數(shù)字精度造船真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3， 改復(fù)雜化為簡(jiǎn)單化。由于全站儀是所有大尺寸測(cè)量所需要的一個(gè)專(zhuān)用設(shè)備，主要使用在大地測(cè)量和工程測(cè)量領(lǐng)域，并非使用在造船領(lǐng)域，所以其設(shè)置和功能都比較復(fù)雜，非測(cè)量專(zhuān)業(yè)畢業(yè)的人員一般很難掌握。而造船精度控制人員基本都是船體專(zhuān)業(yè)畢業(yè)，在學(xué)校沒(méi)有學(xué)過(guò)測(cè)量，所以很難掌握全站儀的使用。而DACS精度軟件中的PDA現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量版把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，相當(dāng)于給全站儀另外外接了一套造船行業(yè)的測(cè)量系統(tǒng)，其操作簡(jiǎn)單，而且符合原來(lái)的工作習(xí)慣，界面非常簡(jiǎn)單明了，普通工人在很短的時(shí)間內(nèi)就可以熟練掌握軟件的操作，而不用操作復(fù)雜的全站儀，（如廣船國(guó)際購(gòu)買(mǎi)的搭載定位軟件，目前搭載課的所有人員都

12、會(huì)使用，均在半天時(shí)間內(nèi)熟練掌握）以上三點(diǎn)，是全站儀配備軟件之后的優(yōu)異之處。DACS軟件的成功使用，將會(huì)給我們?cè)齑袠I(yè)帶來(lái)如下的好處：1， 減少無(wú)效勞動(dòng)。由于分段在裝配過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的間隙或錯(cuò)位，需要花費(fèi)大量的時(shí)間去修補(bǔ)，對(duì)留有余量的結(jié)構(gòu)部分還需要進(jìn)行切割，這大大延緩了工程進(jìn)度，使生產(chǎn)周期得不到有效地保證。國(guó)外資料表明：由部件或分段尺寸與精度不夠所造成的返工占焊接工人總工作量的30%左右。通過(guò)DACS進(jìn)行精度管理，可以提高分段的制作精度，從而減少不必要的作業(yè)時(shí)間，提高作業(yè)效率2， 降低作業(yè)難度。造船精度較差的船體裝配，一般都需要水平較高的有經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)技工來(lái)進(jìn)行安裝的調(diào)整和定位。通過(guò)人工拉鋼尺只

13、能獲得二維的距離數(shù)據(jù)，而DACS可以測(cè)量、分析、報(bào)告三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、X、Y、Z、及其它幾何量。用DACS進(jìn)行精度管理，提高各種部材、結(jié)構(gòu)件和分段的尺寸與精度，船體裝配成為簡(jiǎn)單的要素作業(yè)，這就大大降低了工人的熟練化程度，從而減少了作業(yè)時(shí)間，縮短了生產(chǎn)周期。3， 有利于高效焊接的應(yīng)用。造船精度提高了，有利于高效焊接設(shè)備的使用。由于船體的焊接精度得到了控制與提高，這使得高效焊接設(shè)備的使用成為可能。同時(shí)，高效焊接的使用生產(chǎn)效率得到了明顯的提高，焊接的精度和質(zhì)量也得到了進(jìn)一步的穩(wěn)定和提高。造船精度得不到控制，高效焊接設(shè)備就很難使用，即使使用了，也不會(huì)得到好的效果。4， 提高產(chǎn)品質(zhì)量。用DACS進(jìn)行精度管理

14、，船體的裝配精度將得到明顯的改進(jìn)，各種間隙、余量和錯(cuò)位大大減少，船體結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力分布趨于均勻，船體強(qiáng)度得到了強(qiáng)有力的保證。5， 實(shí)現(xiàn)塢期的進(jìn)一步縮短；造船精度系統(tǒng)可以迅速測(cè)量和計(jì)算，大大提高了精度控制的效率，使船只在塢時(shí)間進(jìn)一步縮短，原來(lái)測(cè)量分段需要40分鐘左右，如采用精度控制系統(tǒng)，則可以縮短至20分鐘，原來(lái)搭載定位時(shí)需要6人左右，而采用精度系統(tǒng)則只需要2人，且搭載所需時(shí)間更短。海徠DACS精度控制系統(tǒng)主要包含5個(gè)模塊，用戶(hù)可以一次全部購(gòu)買(mǎi)，也可以根據(jù)實(shí)際需要分步驟購(gòu)買(mǎi)。5個(gè)功能模塊的具體功能如下表海徠DACS精度控制系統(tǒng)構(gòu)成模塊名稱(chēng)主要功能及特點(diǎn)適用領(lǐng)域單價(jià)（元）分段測(cè)量及現(xiàn)場(chǎng)分析軟件（PD

15、A版）1， 配合全站儀使用時(shí)，只需將儀器整平，其他操作都在PDA上完成，即使非專(zhuān)業(yè)人員也能輕松操作2， 可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況自由定義坐標(biāo)系統(tǒng)，設(shè)置基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)軸3， 分段或總段可以任意擺放，不需嚴(yán)格擺放在胎架上4， 現(xiàn)場(chǎng)即可檢測(cè)和計(jì)算各種造船行業(yè)需要的幾何量，如長(zhǎng)度，直角度、平面度等5， 現(xiàn)場(chǎng)即可進(jìn)行分段精度分析，實(shí)時(shí)確定分段關(guān)鍵點(diǎn)的精度情況6， 專(zhuān)用的搬站測(cè)量和隱蔽點(diǎn)測(cè)量可輕松測(cè)量分段所有需要測(cè)的點(diǎn)7， 所有數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄，可直接導(dǎo)入后處理軟件進(jìn)行處理分段測(cè)量，分段質(zhì)量控制88000三維分段精度管理軟件（計(jì)算機(jī)后處理）1， 可與造船軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，直接導(dǎo)入CAD數(shù)據(jù)2， 可在設(shè)計(jì)圖上標(biāo)注設(shè)計(jì)點(diǎn)，自

16、動(dòng)提取設(shè)計(jì)點(diǎn)坐標(biāo)，測(cè)量的數(shù)據(jù)可以自動(dòng)和設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配，計(jì)算三維誤差3， 自動(dòng)生成精度報(bào)表，并可以打印以及用各種文檔格式保存4， 具有各種幾何量的計(jì)算功能，并可以輸出報(bào)表分段測(cè)量后處理軟件，用以形成報(bào)表，管理現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量78000船臺(tái)（塢）搭載定位實(shí)時(shí)測(cè)量軟件1， 全球范圍率先解決船臺(tái)斜率問(wèn)題，將船臺(tái)傾斜坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為平面坐標(biāo)2， 可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)，與船臺(tái)設(shè)計(jì)坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行重合3， 可進(jìn)行準(zhǔn)確的船艏或者船艉定向，保證測(cè)量坐標(biāo)的統(tǒng)一性4， 可對(duì)任意點(diǎn)的任一方向坐標(biāo)置零，以確定其他點(diǎn)相對(duì)于置零點(diǎn)的增量5， 無(wú)需操作復(fù)雜的全站儀，即可輕松解決船臺(tái)定位測(cè)量的所有問(wèn)題船臺(tái)（塢）搭載定位時(shí)使用）86000船體三維搭載模擬軟件1， 參考三維設(shè)計(jì)模型，以實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)艉基準(zhǔn)進(jìn)行模擬搭載2， 通過(guò)旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等功能，可精確分析搭載的狀態(tài)3， 自動(dòng)分析搭載的條件，如高度、垂直度、平面度4， 快速分析分段間的重疊、段差5， 自動(dòng)計(jì)算分段搭載時(shí)的