激光与光电子学进展, 2019, 56 (5): 052802, 网络出版: 2019-07-31   

基于激光点云与建筑信息模型技术的复杂船舱容积计算方法 下载: 1410次

Calculation Method of Complex Tank Capacity Based on Laser Point Cloud and Building Information Modeling Technology
作者单位
1 同济大学测绘与地理信息学院, 上海 200092
2 现代工程测量国家测绘地理信息局重点实验室, 上海 200092
3 上海建工四建集团有限公司, 上海 201103
4 上海船舶研究设计院, 上海 201203
图 & 表

图 1. 所提算法框架

Fig. 1. Framework of proposed algorithm

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图 2. 自适应构件模型设计流程图

Fig. 2. Flow chart of adaptive component model design

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图 3. 自适应构件模型。(a)直肋板点云俯视断面;(b)定义自适应起、止点;(c)绘制构件子单元形体剖面;(d)子单元构件形体

Fig. 3. Adaptive component model. (a) Vertical view of vertical floor point cloud; (b) defining adaptive starting and ending points; (c) drawing component subunit shape profile; (d) subunit component shape

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图 4. 普通构件模型设计流程图

Fig. 4. Flow chart of common component model design

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图 5. 实时倾斜状态下液货示意图。(a)船舱实时倾斜状态; (b)仿真倾斜液面

Fig. 5. Schematic of real-time tilted tilted liquid cargo. (a) Real-time tilted tank; (b) simulated liquid cargo

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图 6. 实时液货体积计算算法框架

Fig. 6. Framework of algorithm for calculating real-time liquid cargo volume

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图 7. 实验舱影像

Fig. 7. Images of experimental tank

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图 8. 船舱点云分割结果。(a)舱壁点云;(b)构件点云

Fig. 8. Point cloud segmentation results of tank. (a) Point cloud of bulkhead; (b) point cloud of component

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图 9. 船舱建模结果。(a)舱壁模型;(b)构件模型

Fig. 9. Modeling results of tank. (a) Model of bulkhead; (b) model of component

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图 10. 实时液货仿真及计算。(a)舱壁模型实时姿态;(b)构件模型实时姿态;(c)液面下舱壁模型;(d)液面下构件模型

Fig. 10. Simulation and calculation of real-time liquid cargo. (a) Real-time attitude of bulkhead model; (b) real-time attitude of component model; (c) model of lower bulkhead; (d) model of lower component

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图 11. 模型精度计算感兴趣区。(a)渐变肋板;(b)框架;(c)加固支架

Fig. 11. Areas of model accuracy calculation. (a) Gradually changing floor; (b) frame; (c) strengthening bracket

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图 12. 舱容相对误差

Fig. 12. Relative error of tank capacity

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表 1构件体积

Table1. Component volume

Component specieComponent volume /m3
Bulkhead longitudinal stiffener30.784
Deck longitudinal stiffener40.012
Vertical stiffener8.023
Vertical floor10.866
Gradually changing floor7.157
Beam23.627
Horizontal frame22.621
Vertical frame7.140
Railing1.270
Armrest frame0.221
Ladder2.571
Working platform1.072
Pipe5.474
Pipe supports0.233
Strengthening bracket23.062

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表 2实时液货体积(船舱状态:纵倾1°、横倾2°)

Table2. Real-time liquid cargo volume (tank posture: vertical inclination 1°, horizontal inclination 2°)

Empty height /mCargo volume /m3Empty volume /m3Empty height /mCargo volume /m3Empty volume /m3
17.5001362.82312046.74411.0005266.8188142.749
17.0001615.34711794.22010.5005612.8427796.725
16.5001875.62711533.94010.0005966.4877443.08
16.0002140.30711269.2609.5006323.4187086.149
15.5002415.85610993.7119.0006683.346726.227
15.0002702.17710707.3908.5007045.5266364.041
14.5002996.88010412.6878.0007409.166000.407
14.0003299.66910109.8987.5007773.9865635.581
13.5003611.0789798.4897.0008138.7265270.841
13.0003930.1739479.3946.5008503.6954905.872
12.5004256.6829152.8856.0008868.3254541.242
12.0004589.7208819.8475.5009228.5344181.033
11.5004927.1138482.4545.0009587.4913822.076

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表 3模型准确度计算结果

Table3. Calculation results of model accuracy

AnalysisareaMaximumdeviation /mmMinimumdeviation /mmAveragedeviation /mm<1 mm deviationproportion /%
13.50.50.995
25.00.71.093
32.50.40.896
42.40.50.895
51.80.41.093
62.01.01.192
73.40.50.797
82.50.40.895
91.80.40.697
101.20.40.895
111.50.50.795
121.80.81.292
131.50.60.896
141.30.60.797
151.80.40.993
162.20.50.896
172.50.40.698
181.50.50.796
191.80.50.796
202.00.40.897

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邬镇伦, 程效军, 辛佩康, 张立朔, 胡敏捷. 基于激光点云与建筑信息模型技术的复杂船舱容积计算方法[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(5): 052802. Zhenlun Wu, Xiaojun Cheng, Peikang Xin, Lishuo Zhang, Minjie Hu. Calculation Method of Complex Tank Capacity Based on Laser Point Cloud and Building Information Modeling Technology[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(5): 052802.

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