船体表面测量定位标识系统设计及标识爬壁机器人研究

摘要

船舶建造中船体表面存在大量船舶构件的装配安装，这些构件的安装位置需在船体上进行测量、定位与标识。由于船体表面的曲面面积大且常处于立面和仰面条件下，传统的构件装配安装作业是较困难的，且作业效率较低。随着船舶建造的现代化进程，船舶建造车间三维数字场正在构建完善中，基于车间三维数字场的船体表面测量、定位和标识系统的建立是提高船体表面精确装配安装的有效手段。另外，采用人工作业方式由于场地的限制与人为操作的不确定性，整个标识过程存在安装装配精度低、劳动强度大、工作时间长、稳定性不易得到保证等问题。因此，利用测量系统对车间内船体进行扫描测量，定位系统定位用以在船体表面进行标识的标识装置来进行标识作业的新型工作模式及标识设备的研究是必要的。
　　本文首先对船体表面测量定位标识系统进行了整体设计，提出了一种由测量、定位与标识划线装置构成的新型标识作业方式，并对组成此系统的测量系统、室内空间定位系统以及标识划线执行装置系统等三个子系统进行了探讨。然后对标识划线机器人的吸附方式进行了探讨，分别对真空吸附与磁铁吸附方式进行了分析与比较。并在磁吸附基础上，对钢板的剩磁大小对后期的使用影响进行了实验探究。最后，综合吸附方式与现场工作环境等条件，分别在机器人整体结构、标识方式、电路设计等方面对标识爬壁机器人进行了整体设计，并制作出标识爬壁机器人的原理样机。开展了潜艇消声瓦的模拟敷设定位作业实验，验证了船体表面测量定位标识系统的可行性与标识爬壁机器人作业的稳定性、高效性。

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1. 绪论

1.1. 研究背景与意义

1.2. 国内外研究现状

1.3. 论文的主要内容和章节安排

2. 船体表面测量定位标识系统总体设计

2.1系统介绍及划分

2.2测量系统

2.3室内空间定位系统

2.4标识划线执行装置系统

2.5本章小结

3. 标识爬壁机器人吸附行走标识方式设计研究

3.1机器人吸附、行走方式研究

3.2钢板剩磁实验

3.3标识方式研究

3.4本章小结

4. 标识爬壁机器人详细设计

4.1机器人机械部分设计

4.2机器人电路部分设计

4.3机器人精度控制设计

4.4本章小结

5. 船体表面测量系统原理验证

5.1测量部分及室内定位部分构建

5.2标识爬壁机器人标识实验

5.3本章小结

6. 总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果