Способ разметки деталей приварного насыщения на поверхности в помещении судна

(19) (1 А) 1)5 6 01 С 15/ ЕТЕНИ И ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71 Николаевский филиал Центрального научь)о-исследовательского института техноло- гиИ судостроения(54) СПОСОБ РАЗМЕТКИ ДЕТАЛЕЙ ПРИВАгНОГО НАСЫЩЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ В ПОМЕЩЕНИИ СУДНА . (57) Область использования: технология судосгроения, при разметочных работах на вертикальных и наклонных плоских стенках. Изобретение относится к области технолргии судостроения и может быть использовано для разметки на вертикальных и наклонных плоских стенках (бортах, переборках, выгородках, стенках рубок) и.других конструкциях судна, как в замкнутых его помещениях, так и в районе открытых палуб - на стенках надстроек, рубок, тамбуров и т,п, Кроме того, изобретение может использоваться в гражданском и промышленном стр ительстве, декоративно-прикладном и мон ментальном искусстве при разметке полож ния различных элементов конструкции сооружения, а такжепри нанесении узловых точек крупногабаритных художественных панно, )1 астенной живописи, мозаики и других работ,для выполнения которых на плоскость стеНки необходимо нанести некоторую систему точек с заданными координатами в прямоугольной системе координат,Сущность изобретения: произвольно относительно размечаемой поверхности устанавливают теодолит с дальномерной насадкой и . ориентируют его по трем опорным точкам с измерением их пространственных координат в системе координат теодолита с началом в точке пересечения его вертикальной оси и визирной оси зрительной трубы. Перед проецированием разметочных точек перевычисляют их положение из прямоугольной системы координат условной плоскости разметки в пространственную систему координат теодолита, а проецирование разметочных точек осуществляют путем задания теодолитом пространственного углового направления для каждой из разметочных точек. 6 ил. Плоская вертикальная стенка судового помещения является таковой лишь номинально. В действительности полотно (обшивка) такой реальной стенки (например, поперечной междупалубной переборки) может иметь ряд отступлений от теоретических параметров его формы и пространственного положения в пределах действующей в судостроении системы допусков.Так, отклонения фактической формы полотна переборки от плоскости могут быть обусловлены совокупностью следующих деформаций: продольного и поперечного изгиба секции и местных деформаций полотна (бухтин, домиков). Кроме того, секция переборки может быть установлена на судне с отклонением (в пределах допуска) от вертикальности. Особый случай отклонения секции переборки от вертикальности наблюдается при постройке судна на наклон 1795282ном стапеле, При этом угол наклона стапеля может алгебраически суммироваться с упомянутым отклонением переборки по вертикали относительно теоретической вертикальной поперечной плоскости судна (плоскости шпангоута),Приведенные выше фактооы создают серьезные трудности для выполнения на таких поверхностях проекционной разметки из единого центрапроекции (т,е. "косого" проецирования), т,к., в результате отклонения формы полотна от плоскости, неизбежны существенные линейные .погрешности координат размечаемой точки в плоскости объекта, а наличие отклонений стенки от вертикали затрудняет ориентирование проектора относительно объекта.Известен способ определения планового положения точек обьекта и устройство для его осуществления (см; а,с. М 979852, кл. 6 01 С 11/00 от 07,12.82), Способ этот заключается в нанесении на объекте двух опорных точек, ориентировании по ним проектора и перевычисление прямоугольных координат опорных точек на поверхности объекта в систему прямоугольных же координат проектора. Для разметки обьекта используется специальный проекционный аппарат, имеющий сложную систему ориентирования, при которой предметный стол (рамку) аппарата устанавливают строго параллельно плоской поверхности объекта. При этом собственно проецирование системы точек на поверхность объекта осуществляют посредством линейных перемещений кареток с обьективом относительно оси прибора и точечногоисточника света при вращении оператором соответствующих штурвалов,К недостаткам данного способа можно отнести:- необходимость создания специального сложного проекционного аппарата;- громоздкость аппарата и непригодность для работы в условиях судостроительного производства;- непригодйость аппарата для разметки стенок судовыхпомещений, особенно при постройке судна на наклонном стапеле;- значительные погрешности координат раэмечаемых точек из-за невозможности учета фактических отклонений формы полотна стенки от его теоретической пло- СКОСТИ;- значительные затраты трудоемкости и времени вследствие ручной настройки на проекционном аппарате координат . каждой проецируемой точки;- необходимость точного ориентирования аппарата относительно размечаемогообъекта,Известен также способ фотопроекцион-.5 ной разметки мест установки деталей приварного насыщения корпуса на плоскостяхсудовых помещенйй, Способ этот заключа-ется в проецировании на размечаемуюплоскую поверхность йегативов или диапо"0 зитйвов, получеййых при фотографировании аналогичного, ранее выполненного.объекта, или масштабного чертежа поверх- .ности сдеталями насыщения. Фотографирование судовых плоскостей и проецирование15 негативов производится при помощи переносимой компактной фотопроекционной устайовки ФТП, состоящей из.фотокамеры; осветителя и штатива. В фотб-:камере размещен аппарат, совмещающий в20 себе фотографическую и ггроекционную системы.Недостатками описанного фотопроек-.ционного способаявляются;- необходимость вычерчивания точной25 масштабной схемы размечаемой стенки сизделиями насыщения, при этом неизбежны значительные погрешности за счет изго.- .товления схемы. возрастающиес кратностьюпринятого масштаба, а сам процесс йзгоЗ 0 товления масштабных чертежей отличаетсябольшой трудоемкостью;- фотографирование. натурного объектана ранее строящемся судне, как правило, .либо затруднено, либо вообще невозможно;З 5 тем более, что во многих случаях исходнаядокументация (в данном примере - негатив)для разметки должна быть изготовлена настадии технологической подготовки производства, т.е, до начала постройки судов;40 - проецирование аппаратом изображения .с негатива на .судовую поверхность, встесненных условиях судового помещения,когда аппарат. невозможно установить достаточно далеко от объекта, сопряжено с"5 существенными искажениями, вызваннымидисторсией обьектива при широкоугольномпроецировании;- серьезным недостатком фотопроекционного способа является необходимость за 50 темнения судового помещения на времяразметки, что противоречит требованиямбезопасности при постройке судов.,Целью настоящего изобретения является повышение точности и упрощение реализации за счет обеспечения возможностипроизвольной установки проектора относительно опорных точек,Поставленная цель достигается тем, чтов способе разметки деталей приварного насыщения на поверхности в помещении суд 1795282разметки деталей приварного насыщения на поверхности в помещении судна, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия", 5 В результате внедрения настоящегоизобретения, по сравнению с базовым вариантом - известным способом фотопроекци-, онной разметки мест установки деталей приварного насыщения корпуса на плоско стях судовых помещений (книга П.Х.Гребельского и М.Х,Резника "Судовые корпусно-достроечные работы, Л., иСудостроение", 1979, стр,96, рис,61), будут полр. пеевычисляют их положение из прямо угольной системы координат условной плоскости разметки в пространственную сис ему координат теодолита, а проецирован е разметочных точек осуществляют последовательно. путем задания теодолитом 20 пространственного углового направления для каждой из разметочных точек.Сопоставительный анализ с выбранным в качестве прототипа способом фотопро кционной разметки мест установки 25 дет лей приваренного насыщения корпуса н плоскостях судовых помещений позво яет сделать вывод, что заявляемый способ разметки деталей приварного на-. сыщения на поверхности в помещении 30 судн,ори: пре сти ор вух темд координат условной плоскости 35 раэм тки; и проецирование разметочных точешь на поверхность, отличается тем, что в качес ве проектора используют теодолит с даль омерной насадкой, который ориентируют о трем опорным точкам с измерением 40 их пр странственных координат в системе коор инат теодолита с началом в точке пересеч ния его вертикальной оси и визирной .оси 3 ительной трубы, перед проецированием азметочных точек перевычисляют их 4 поло ение из прямоугольной системы координата условной плоскости разметки в простайственную систему координат теодолитб, а проецирование разметочных точек осуще твляют путем задания теодолитом 5 , прост анственного углового направления для ка дой иэ разметочных точек,Та им образом, заявляемое техническоер шение соответствует критерию "новизна, Анализ известных технических 5 решений (аналогов) в исследуемой области; т,е, в технологий судостроения, позволяет сделат вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом способе 2, Собственно разметка насыщения наэтой же выгородке на втором и последующих судах серии однотипных судов с помощью специального проекционного5 устройства, в котором электронный теодолит сблокирован с дальномерной насадкой,микрокомпьютером и лазерной проекционной системой,Определение координат деталей насыще 0 ния на головном судне на основе стандартнойметодики промышленной фотограмметрии, напримере поперечной выгородки судна с плоскими горизонтальными палубами, производят следующим образом.5 По окончании разметки, установки иприварки на выгородке(например, поперечной выгородке 3, фиг.1, 2) всех деталей иизделий приварного насыщения корпуса,включая крепление кабельных трасс, трубопроводов и др., на поверхности полотна на, включающем установку проектора, ори-. ентирование его по опорным точкам, предварительно нанесенным на поверхности и определенным в прямоугольной системе координат условной плоскости разметки, и проецирование разметочных точек на поверхность, в качестве проектора используют теодолит с дальномерной насадкой, который ориентируют по трем опорным точ- каМ с измерением их пространственных координат в системе координат теодолита с наЧалом в точке пересечения его вертикальноь оси и визирнои оси зрительной трубы, . перед проецированием азметочных точек включающии установку проектора,ирование его поопорным точкам,арительно нанесенным на поверхноопределенным в прямоугольной сисучены следующие преимущества:- сокращение трудоемкости и повышение точности выполнения раэметочных работ на строящемся судне;-улучшение условий и безопасности работы на строящемся судне;- сокращение стапельного периода постройки судна.На фиг.1 показано в плане помещение судна при постройке его на наклонном стапеле; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, вариант 1 (судно с горизонтальными плоскими палубами); на фиг,3 - сечение Б-Б на фиг,2; на фиг.4 - сечение 8-8 на фиг.1 (палубы плоские и горизонтальные); на фиг.5 - сече-. ние Г-Г на фиг,1 (палубы плоские и горизонтальные); на фиг,6 - сечение А-А на фиг.1,ариант 2 (палубы с погибью).Разметка приварного насыщенияуса в судовом помещении состоит изсновных этапов; 1, Определение координат разметочных (контрольных) точек деталей или изделий насыщения на некоторой выгородке на головном судне в соответствии с известной технологией промышленной фотограммет 1795282выгородки 3 наносят три опорные точки А,8 и С, которые служат для задания условнойаналитической плоскости 5.Идеальная условная аналитическаяплоскость 5 представляет собой некоторое 5среднее положение поверхности полотнавыгородки 3, которая в реальных условияхможет иметь как деформации (изгиб), так иотклонение от вертикальной плоскости.Благодаря назначению аналитической плоскости 5 обеспечивается предельное уменьшение погрешностей положения изделийнасыщения, (при разметке на последующих судах), относительно заданных осейкоординат, вследствие отклонений реальной формы полотна выгородки 3 от ее теоретической плоскости 4. В общем случаеаналитическая плоскость 5 может быть не-параллельна(в незначительной мере) теоретической плоскости 4. 20Две нижние опорные точки А, В располагают в непосредственной близости от настила палубы 1, на некотором фиксированномрасстоянии а 1, например, а 1 = 50 илиа 1 = 100 мм. При этом расстояние К 1 между 25точками А и В принимают равным половине(или несколько большим половины) длины1, размечаемой поперечной выгородки3, т.е,К 1 = (0,5-0,6)11,30 а одна из нижних точек (в данном примере - точка А) расположена на некотором фиксированном расстоянии "гп 1" от вертикальной кромки выгородки 3, где 35 пч 1 = (О;25-0,20) и может быть принято равным, например,1000, 1500 мм и т.д,40Третью - верхнюю точку С наносят насередине расстояния между точками А и ВК 1по горизонтали, т.е. п 1 = - , непосредственно под вышележащей палубой 6 помещения; на некотором фиксированномрасстоянии Ь 1, которое выбирается такимобразом, чтобы точка С отстояла от палубы. 6 на расстоянии 50-100 мм,Для каждой данной выгородки или переборки выбранные размеры а, Ь 1, К 1, е 1,п 1 являются фиксированными и неизменными и служат для воспроизведения системыкоординат при последующей разметке насыщения на серийных судах. 55Двумя нижними. опорными точками А и8 задается положение оси абсцисс Х пло ской прямоуГольной системы координат сначалом в точке А (положение оси ординат У вычисляется аналитически по программе в процессе пересчете координатных систем)После нанесения опорных точек А, В, Сна настиле палубы 1 помещения устанавливают в произвольной точке (на чертежах не показано) фотограмметрическую стереокамеру и производят съемку выгородки 3 с уста-новленным нэ ней насыщением, Затем, всоответствии со стандартной методикой работ промышленной фотограмметрийпроизводят химическую обработку полученйыхфотоматериалов, аналитическую обработкуснимков на стереокомпараторе и выполнение расчетов на ЭВМ координат разметочных контрольных точек изделий насыщенияна данной выгородке и переборке с записьюрезультатов вычислений нэ соответствующем носителе информации,Собственно разметку деталей приварного насыщения на поверхности в помещениисудна, на примере поперечной выгородкисудна с плоскими горизонтальными палубами, строящегося на наклонном стапеле, осуществляют следующим образом.На настиле палубы 1 (пола помещения)в некоторой произвольной точке Т 1 устанавливают и горизонтируют специальный прибор 2, совмещающий в себе лазерныйэлектронный теодолит - проектор с дальномерной насадкой и микрокомпьютерам. Такой прибор может быть выполнен,например, на базе серийно выпускаемогоэлектронного теодолита с дальномером модели ОЗОВ 3002 швейцарской фирмы ИЫ,осуществляющего измерение расстоянийдо объекта без применения отражателей,Для выполнения операций автоматическойразметки согласно изобретению приборОЗОВ 3002 (или ему подобный) достаточнооснастить лазерным источником света с соасностью лазерного луча с визирной осью .зрительной трубы теодолита и сервадвигателями для настройки углов проецированияпо программе.При установке теодолита-проектора 2 вточке Т 1 нет необходимости выполнять точную выверку его коллимационной плоскостипараллельно (или перпендикулярно) теоретической линии (плоскасти) 4 полотна поперечной выгородки 3,На размечаемой поверхности полотнавыгородки З.наносят три айорные точки А,В, С с координатными размерами а 1, Ь 1, К 1,ггц; п 1, каторые точноравны значениям этихвеличин, принятым при описанной выше фотограмметрической съемке насыщения дляданной выгородки,С помощью электронного теодолита сдальномером 2 измеряют координаты каждой из трех опорных точек в пространственной полярной системе координат с началом в точке М 1 пересечения вертикальной оси теодолита с визирной осью его зрительной трубы, т,е. измеряют для каждой опорной точки углы соответственно в горизонталь. ной и вертикальной плоскостях, проходящих через начало полярной системы координат и данную опорную точку,При этом вертикальные углы аи,Вобразуются горизонтальной плоскостью Н, проходящей через центр М 1 теодолита 2, и направлением визирования на данную опорную точку, Для измерения горизонтальных углов уи д.перекрестие сетки нитей зрительной трубы наводят на одну из опорных точек (например, С) и устанавливают индикацию горизонтальных углов на ну.левфе значение (О 0000"). Таким образом, вертикальная плоскость 3, проходящая черезцентр М 1)теодолита 2 и опорную точку . С, является нулевой плоскостью отсчета горизонтальных углов у и д и построения соответствующих горизонтальных углов при разметке изделий насыщения.Вслед за этим измеряют горизонтальные углы у и д, образованные плоскостью Ч и Проекцией на горизонтальную плоскость направления визирования на две другие опорные точки А и В.Одновременно с измерением горизонтальных и вертикальных углов у, д, а,3, производят измерение (с помощью дальномера) линейных расстояний от центра Мтеодолита др опорных точек А, В, С. Результаты угловых и линейных измерений вводят в память микрокомпьютера и выполняют согласно программе пересчет координатных систем раэмечаемйх изделий насыщения таким образом, чтобы положению контрольной точки данного изделия. насыщения в прямоугольной системе координат ХАУ, оси которой лежат в условной аналитичеСкой плоскости 5, соответствовала пара горизонтального и вертикального углов поворота зрительно-проекционной трубы прибора,Затем производят непосредственно .разметку контрольных точек положения деталей и изделий насыщения путем задания по программе, с помощью серводвигателей, исполнительному органу проектора команд для построения упомянутой пары углов. Благодаря высокой яркости лазерного луча разметку можно выполнять при любцх условиях освещения, а световое пятно лазерного луча может быть сфокусировано так, чтобы получить минимальный его диаметр. Проекционная разметка контрольныхточек деталей и изделий насыщения осуществляется автоматически по программе с выбранным интервалом времени для пере хода от одной точки к другой, При этом оператор последовательно отмечает (кернером или чертилкой) и маркирует (мелом или разметочным карандашом) по световому пятну лазерного луча на полотне выгородки 3 одну 10 контрольную разметочную точку за другой,не прибегая к помощи второго рабочего.Благодаря использованию условнойаналитической плоскости 5, задаваемой тремя опорными точками А, В. С, в эначи тельной степени снижается погрешностьвыполнения разметки при углах проецирования, существенно отличающихся от нормали к этой плоскости.При разметке на наклонном стапеле 20 продольной. выгородки 7 (фиг,5) операциивыполняют аналогично. описанным выше для поперечной выгородки 3. В этом случае теодолит устанавливают в произвольной точке Т 2 на палубе. На полотне продольной25 выгородки 7 наносят опорные точки О, Е, Ес фиксированными размерами привязки а 2, Ь 2, К 2, а 2, п 2, которые были предварительно назначены при. фотограмметрической сьемке выгородки 7 на головном судне аналогич но описанному выше для выгородки 3,Поворот осей Х и У плоской системыкоординат относительно горизонтального или вертикального направлений на фиксированную величину угла р наклона стапеля 35 учитывается программой при пересчете координатных систем.Для разметки поперечной переборки(выгородки) на судне. у которого палубы имеют погибь, или продольной конструкции 40. - при наличии седловатости или продольного уклона палуб, нижние опорные точки на полотне наносят на линии параллельной основной плоскости (ОП) судна (фиг.6) с фиксированными координатами Кз, гпз, .пз, Ь 1, 45 Ьз, предусмотренными рабочим чертежомрасположения на выгородке (переборке) изделий приварного насыщения. При необходимости выполнения раэ метки деталей и изделий насыщения, приформировании в цехе (или на предстапельной площадке) полуобьемных секций ярусов надстроек (и других подобных конструкций) в перевернутом положении, две нижние 55 опорные точки целесообразно наносить врайоне верхней кромки соответствующей выгородки (которая в этом случае находится внизу, а третью точку - у нижней кромки (расположенной вверху).1795282 12 В случае постройки судна на горизонтальном стапеле разметку как поперечных, так и продольных переборок (или. Формула изобретенияСпособ разметки деталей приварного насыщения на поверхности в помещении судна, включающий установку проектора, ориентирование его по опорным точкам; предварительно нанесенным на поверхности и определенным в прямоугольной системе координат условной плоскости разметки, и проецирование разметочных точек на поверхность, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и упрощения реализации за счет обеспечения возможности произвольной установки проектора относительно опорных точек, в качестве проектора используют теодолит с дэльно 4 выгородок). выполняют аналогично описанной выше разметке поперечной выгородки 3. мерной насадкой, который проектируют по 10 трем опорным точкам с измерением их пространственных координат в системе координат теодолита с началом в точке пересечения его вертикальной оси и визирной оси зрительной трубы, перед проециро ванием разметочных точек перевычисляютих положение из прямоугольной системы координат условной плоскости разметки в пространственную систему координат теодолита, а проецирование разметочных то чек осуществляют последовательно, путемзадания теодолитом пространственного углового направления для каждой из разметочных точек.1795282 еда кто.р ректор Н.К Заказ 422 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Г Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина; 101 оставиехред М С.Юмашергентал