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申请/专利权人：招商局重工(江苏)有限公司;上海龙禹船舶技术有限公司

摘要：本发明提供了一种基于三维激光投线技术邮轮图案的喷绘方法及其应用，其包括以下步骤：邮轮二维图案进行三维重建；提取图案三维线条；现场实船体外板根据投射面积设特征形状，并对其进行编号；对船体外板特征点及公共对齐点进行三维坐标测量，将实测坐标转换至船体设计坐标系，实现公共对齐点位置与实船位置完成一一对应；三维激光投线仪的对齐工作；三维激光投射，现场根据线条现场进行图案描绘工作，完成图案的快速喷涂。本发明引入全站仪测量技术，三维激光投影技术，解决了游船图案复杂，曲线多的涂装工作，使得实船图案线条匀称、美观，对称性精度高，减小时间、费用损耗，及施工时的安全隐患，实现邮轮涂装工艺模式的转变。

主权项：1.一种基于三维激光投线技术邮轮图案的喷绘方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、首先根据船体外板三维模型，图案CAD平面图，利用3D造型软件实现图案在船体外板的投影工作，将二维图案转换成三维图案，输出三维模型文件；S2、利用SL-Assembl读取图案投影后的三维模型，并提取图案三维线条；S3、现场实船体外板布设公共对齐点，根据投射面积在固定大小区块内布设特征形状，并对其进行编号；S4、利用全站仪与三维精度测量软件对船体外板特征点及公共对齐点进行三维坐标测量，并将测量结果导入三维精度分析软件，在船体三维模型上提取对应理论坐标，将实测坐标结果通过平移、旋转操作转换至船体设计坐标系，实现公共对齐点位置与实船位置完成一一对应；S5、将步骤S2中提取的三维线条文件、步骤S4中转换后的公共对齐点坐标文件导入投射软件中，通过三维激光投线仪识别测量对应区域的公共对齐点，完成三维激光投线仪的对齐工作，即将三维激光投线仪位置转换至船体坐标系；S6、选中对应图案线条，进行三维激光投射，根据线条现场进行图案描绘工作，完成图案的快速喷涂；所述步骤S4中的三维坐标测量、三维精度分析的原理为两点物方基准：根据最先测量的两个点建立物方基准，以第一点作为坐标系的原点，过第一点的铅垂线方向作为轴方向，第一点与第二点确定的铅垂面作为平面，过第一点且与平面正交的方向作为轴方向建立物方基准；将最先测量的两个点，即点1、点2确定的铅垂面作为平面，以点1作为坐标系的原点，过点1的铅垂线方向作为轴方向，过点1且与平面正交的方向作为轴方向建立坐标系；依这种方法建立坐标系，点2坐标为： 后续测点坐标依分步转换模型，从测站坐标系转换至该测量坐标系中；2坐标变换坐标采集模块和数据分析模块中，均涉及坐标转换的问题，为提高实际工作效率，保证坐标转换精度，本方法使用基准面重合算法；基准面重合的算法分三步进行计算，分别为基准点、基准线和基准面：将目标点定义为A0x01,y01,z01，B0x02,y02,z02，C0x03,y03,z03，将移动点定义为A1x11,y11,z11，B1x11,y11,z11，C1x11,y11,z11；其中A0为基准点，A0A1为基准线；①将两个基准点重合，计算得到平移矩阵 将A0移动到坐标原点 ②计算需要重合的基准线的向量根据向量叉乘计算出从到的旋转轴根据余弦定理，计算出旋转角β： 其中a＝B0B1，b＝A0B1，c＝A1B0；利用旋转轴和旋转角计算出矩阵M3③将基准点移动回原来的位置，计算矩阵M4④最终的变换矩阵M5＝M4*M3*M2*M1⑤计算需要重合的面的法向量根据向量叉乘，得到面A1B1C1的法向量根据向量叉乘，得到面A0B0C0的法向量r0向量r1、r0重合参考步骤②向量a＝x1，y1，z1,b＝x2，y2，z2a×b＝y1z2-y2z1,z1x2-z2x1,x1y2-x2y1⑥得到面重合的最终变换矩阵；所述步骤S5中的三维激光投线仪的坐标对齐的原理为采用基于最小二乘法的间接平差：空间多点最小二乘拟合：先将实测点绕Z轴旋转θ角，再绕X轴旋转φ角，最后绕Y轴旋转α角，最后平移{P,Q,R}、X0； 设cosα＝A，sinα＝B,cosθ＝E,sinθ＝F将1式进行矩阵运算 为关于A,B,C,D,E,F组成的矩阵，矩阵为旋转矩阵； 设Vxi＝X0i-xi；Vyi＝Y0i-yi；Vzi＝Z0i-zi；将2式展开 ①②③为多次多项式，用泰勒公式展开的误差方程 取不在一个平面上的四个点带入①②③，解矩阵方程可得到初始的A0,B0,C0,D0,E0,F0；将A＝A0+a,B＝B0+b,C＝C0+c带入④⑤⑥并根据V＝BX-L 其中L1,L2,L3与④⑤⑥中的不相同，只表示是常数项；为求初值作如下变换： 取不在同一平面上的四点作为初始计算 角度算法：Cosα＝正，sinα＝正则α＝arccos第一象限Cosα＝负，sinα＝正则α＝arccos第二象限Cosα＝负，sinα＝负α＝180-arcsin＝360-arccosCosα＝负，sinα＝正α＝360+arcsin＝180-arccos最小二乘法要求最小最小二乘间接平差的数学模型为BTPB＝BTPL NBB＝NBB1+NBB2+NBB3W＝W1+W2+W3则：NBB*X＝WX＝NBB-1*W因此可得B1TPB1+B2TPB2+B3TPB3＝B1TPL1+B2TPL2+B3TPL3A*A+B*B＝1,C*C+D*D＝1,E*E+F*F＝1为限制条件；带条件的间接平差模型为将A*A+B*B＝1,C*C+D*D＝1,E*E+F*F＝1同样用泰勒公式展开，并带入A＝A0+a,B＝B0+b,C＝C0+c 得到CX＝W； 在NBB的基础上多出三行三列： 根据矩阵运算可得到a,b,c,d,e,f并累加到A,B,C,D,E,F并重新运算上述过程，多次迭代得到最终结果；如果要加入其它限制条件，可以将限制条件解析成CX＝W样式，按带条件的间接平差模型添加到矩阵中运算即可。

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