船体型线空间坐标测量与误差分析实验Word格式文档下载.docx

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反射片；

无反射片）

4.放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准目标（起点目标），旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准起点图标。

5.按“FUNC”按钮，显示“P1”（右下角处），再按“距离”对应的菜单键，显示屏如下图所示：

其中：

H－照准部中心至起点的水平距离

ZA－望远镜（目镜）中心垂向角度

HAR－望远镜（目镜）中心水平方位角

6.放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准目标（终点图标），旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准终点图标。

7.按“FUNC”按钮，显示“P2”（右下角处）菜单，如下图：

再按“对边”对应的按钮“F2”，显示屏如下图所示：

其中：

S－分段1起点和终点间的斜距

H－分段1起点和终点间的水平距离

V－分段1起点和终点间的垂向高度差

如果船舶模型水平放置，S、H值应相等，H值即起点至终点长度。

8.按“观测”对应的按钮，显示屏如下图所示：

H－照准部中心至分段1终点的水平距离

四、水线确定方法

1.确定站位及站距

（1）首先确定#0、#20，#0是设计水线与舵杆中心线的交点，#20是设计水线与船体首柱交点。

（2）在#0、#20贴“十”字线图标（下图中的A、B两点），按“ESC”键进入测量模式。

（3）按“SFT”按钮，选择无反射片测量模式，显示屏右边显示“”图标。

（4）放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准#0（A），旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准#0（A）图标。

（5）按“FUNC”按钮，显示“P1”（右下角处），再按“距离”对应的菜单键。

（6）放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准目标B（#20图标），旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准#20图标（B）。

（7）按“FUNC”按钮，显示“P2”菜单，再按“对边”对应的按钮“F2”，显示数据：

S－#0和#20间的斜距

H－#0和#20间的水平距离

V－#0和#20间的垂向高度差

如果船舶模型水平放置，S、H值应相等，H值即设计水线的长度。

（8）我们假设将船舶模型分为20站，则H/20就是站距。

记录表格：

设计水线

#0测距

对边测距

#20测距

H

S

ZA

HAR

V

2.测量水线

（1）首先测量设计水线与船底之间的高度h（可由下图的A、B之间的距离V得到），然后自己确定几条水线（比如x条），就可以得出水线间的距离h/x。

（2）测量设计水线。

一般测量船舶模型用两台全站仪，分别测船舶中前部、中后部，都以A点为基准点测量。

下面以测量中前部设计水线为例，在A贴“十”字线图标。

按“ESC”键进入测量模式。

按“SFT”按钮，选择无反射片测量模式，显示屏右边显示“”图标。

放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准A，旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准A图标。

按“FUNC”按钮，显示“P1”（右下角处），再按“距离”对应的菜单键。

得出数据：

H－照准部中心至起点的水平距离；

ZA－望远镜（目镜）中心垂向角度；

HAR－望远镜（目镜）中心水平方位角。

放松“水平制动钮”和“垂直制动钮”，转动照准部，用“粗照准器”初步照准目标（B图标），旋紧“水平制动钮”和“垂直制动钮”，再旋转“望远镜调焦环”，使目标清晰，转动“水平微动手轮”和“垂直微动手轮”，使望远镜中“十”线精确照准B图标。

按“FUNC”按钮，显示“P2”菜单，再按“对边”对应的按钮“F2”，显示数据：

S－A和B间的斜距

H－A和B间的水平距离

V－A和B间的垂向高度差

如果船舶模型水平放置，S、H值应相等，H=0。

记录表格：

设计水线高

点A测距

点B测距

按“观测”对应的按钮，显示屏数据：

H－照准部中心至B终点的水平距离;

ZA－望远镜（目镜）中心垂向角度;

HAR－望远镜（目镜）中心水平方位角.

由此可以得出A、B相对于全站仪的坐标。

依此方法测量出C、D、E、F、G、H各点相对于全站仪的坐标。

至于各点的位置可自行确定，平行中体上的点可较少，首部的点可以多测几次，这样得出的型线更加精确。

基点测距

点测距

3.测量其他水线

在A贴“十”字线图标。

按“ESC”键进入测量模式。

按“FUNC”按钮，显示“P”菜单，再按“对边”对应的按钮“F2”，调解使得V=h/x，以此确定B点，同理可以确定C、D、E、F、G、H、I、J、K各点，这些点都是各个水线在船中的点。

确定这些点同时贴“十”字线图标。

确定各点之后就按上面设计水线的测量方法，基点为刚确定的各水线上的点，然后测量出各水线。

4.轮廓线测量

轮廓测量主要是为了得到中纵剖面的形状，一台全站仪难以测出剖面形状，所以必须有二台全站仪，以AA、BB为界，分别测中前、中后的剖面形状,然后连接在一起。

测量时点的选取主要遵循曲线处点越密集越好，直线则端点测量即可。

如下图所示，在首尾可以测较多的点。

图中所示6与7、8与9、4与5这些点，必须测量，作为轮廓变化较大的尖点，必须测量才能保证轮廓线的准确。

基点AA测距

点测距

基点BB测距

五、实验结果处理

1.Excel中数据处理

按图所示建立excel表格，首先将ZA、HAR转换成弧度。

再将数据转换成船模上点相对于全站仪的空间坐标：

X=H*COS（HAR）

Y=H*SIN（HAR）

Z=H*TAN（ZA’）

ZA’=90°

-ZA

HAR依据角度大小可应用源数据或360°

-HAR

直角坐标为在excel中单元输入=X&

”,”&

Y&

Z然后回车，相当于在excel中定义空间坐标。

下面以设计水线一段来做示范：

我们得到7个测量点相对于全站仪的空间坐标，那我们可以在CAD中将这7个点的空间坐标输入，然后用曲线连接，就可以得到我们需要的设计水线。

所有的水线都可以用此思维，最后在空间坐标画出水线及中纵剖面。

2.CAD中画图

CAD中画曲线有个快捷方式，首先点击CAD中

，然后输入曲线第一点坐标，如：

，剩余的点一起复制，粘贴到命令即可。

注意：

水线可以用曲线将所有点都连接，但是轮廓最好不要用曲线将所有点都连接，因为轮廓在甲板、底部是直线，尾封板也是直线，螺旋桨轴处的船外板也是直线，所有轮廓线中的曲线分为几部分分别输入，这样得出的轮廓线会更接近实际。

上图就是设计水线的一部分，一般一台全站仪测船模一部分，然后将两部分图组合，就可以得到一条完整的水线，需要注意的是两台全站仪都必须从同一点向两边测量。

上图是将几条水线都导入之后得到的图。

上图是将两台全站仪测得的型线组合在一起时部。

在首、尾部时一定要测尽量多的点，这样型线会更加精确。

3.CAD图整理及画出横剖线图

将所有值导入CAD之后，选择不同的视图，从中可以提取船模的半宽水线图与中纵剖面图，由于测误差导致线条非常不光顺，则那点可以去掉，这一切都需要大家在测量时细心，尽量不动全站仪，尽可能每个值多测几遍，提高准确度。

如图所示，得到上述型线的同时，也可以得到半宽，因而也就可以确定其他的剖线，在半宽图中画出来。

开始我们已经得到站距，现在也可以在图中画出来，画出#0——#20，根据已有的线条就可以画出横剖线图及中纵剖面图上的其余两根纵剖线。

型线图完成以后，量取型值，编辑型值表。

六.修正

本实验有很多注意的地方，其中有一项对型线影响很大，即船模是否放平整，对此必须进行修正。

因为船模倾斜，所有水线的倾斜角度都是一样，只要计算出一条水线的倾斜度，就可以运用于所有的水线，而船模上已经画出了设计水线，所以下面以设计水线的修正为例。

如图所示，L指从指定点到首轮廓的水平距离，l为我们测量时测得的实际水平距离，a代表实际与首轮廓交点与理论交点的垂向距离，由图可知L、l与a并不构成三角形，但是因为L、l值较大，而a值很小，所以认为L、l与a构成直角三角形，得出船模倾斜角度为arc（tan（a/l）），测量水线上个点的坐标都是相对于水线上的基点，有“对边”可以量出谁先上各点相对于基点的水平距离X，在处理数据时，Z值则应考虑加上（或减少）arc（tan（a/l））*X。

其他水线与设计水线一样都要进行修正，倾斜角都取一样。

这样大家也许会想到修正了Z值，但是测量时半宽值Y也有一定的误差，确实，Y值也有误差，大家可以仔细考虑改如何修正。

七、实验分析及讨论

大家可以分析这种测量方法的优缺点，分析误差产生的原因，提出改进设想。

最后附上一份船模测量的型线图，仅供参考。