海洋大型油气模块非滑道建造对接技术研究

发布时间：2020-11-04 00:31

　　 近年来海洋工程装备制造发展迅速,滑道资源几乎枯竭,而非滑道建造备受重视。由于地基承载力的限制,非滑道建造过程需要对海洋油气平台进行模块化分割,分模块建造后的对接精度成为其中的关键问题之一。本文对基于三维激光扫描仪的对接精度监测方法进行研究,主要内容如下:(1)本文针对钢结构模块对接与框架式结构分层建造对接的关键技术标准进行研究,并分析不同类型连接方式的特点,设计不同截面类型梁柱构件的特征提取方案。(2)对地面三维激光扫描仪的原理与数据获取误差因素进行分析,分析三维激光扫描仪检校方法,指导钢结构点云的获取。(3)对分测站点云进行基于标靶的配准平差以及误差分析,研究基于属性信息的标靶中心坐标提取方法;研究基于统计滤波与半径滤波的点云降噪处理方法,以及使用体素栅格下采样对点云进行精简的算法。(4)钢结构点云数据处理算法与特征提取方法研究,包括:基于K邻域的点云法线估计、基于法线特征提取平面与圆柱算法、聚类分割算法,以及基于关键特征的点云与设计模型对齐方法。并对钢结构立柱垂直度、挠度以及关键尺寸信息的提取方法进行研究。(5)基于设计模型的钢结构端口特征自动提取算法研究与对接匹配算法研究。通过设计模型确定端口域,提取域内点云,并聚类分割端口特征,通过特征的拟合与相交求解特征点;将对接端口点云投影至二维平面,使用ICP算法进行待对接端口的整体匹配以求解对接的较优位置,并与单一端口的匹配对比,分析对接偏差。(6)选择CloudCompare软件作为二次开发平台,实现拼接、降噪与下采样、特征自动提取与误差分析的功能以及对接结构端口点云自动匹配功能,设计后台数据库。并且通过钢结构模块Slug Catcher进行实例仿真,对系统功能进行验证。通过基于三维激光扫描的钢结构对接技术进行研究,完成了关键算法的研究与软件开发工作,实现了钢结构模块建造过程中数据处理功能,提高了钢结构对接监测的效率与精度。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P75;TE95
【部分图文】：

柱和甲板片进行矫正，直到安装精度满足技术要求位置，工作量较大且成本较高。??图１－１钢结构模块?图１－２框架式钢结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｕｌｅ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１??

需要通过吊车对甲板片的安装误差和位置进行调整，严重时需要对立??柱和甲板片进行矫正，直到安装精度满足技术要求位置，工作量较大且成本较高。??图１－１钢结构模块?图１－２框架式钢结构??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｍｏｄｕｌｅ?Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??１??

框架式钢结构的整体安装通常需要提升至拼装平台上部一段距离，再对提升??器进行微调，以确保框架结构物的各个桁架接头与连接结构物的预埋端口对齐，??而后进行各个连接端口的焊接或螺栓连接，如图２－１所示。??戀■爛??（ａ）框架结构整体提升?（ｂ）对接接口??图２－１框架钢结构对接安装Ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｆｒａｍｅ?ｓｔｅｅｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ??大型框架式结构物通常具有较多的接口，所以直接提升后进行安装难度较大，??而使用三维激光扫描获取结构物数据之后可以对端口数据进行提取，对钢结构对??接的偏移量进行评价，并依照点云数据对关键构件的尺寸与变形等信息进行分析，??避免反复吊装造成效率低下的问题。此外，框架式钢结构物的横向或纵向端口多??９??
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本文编号：2869330