一种船舶建造过程中的激光辅助划线装置

技术领域

本发明属于船舶建造技术领域，具体涉及一种船舶建造过程中的激光辅助划线装置。

背景技术

在船舶或者海工的建造场地，从最初的小组过程，到分段以及最后的合拢过程，均需进行大量的划线工作，比如板材的定位线，分段的余量切割线，结构反线，以及合拢需要的端口定位线等等。建造过程中的辅助线对船舶建造精度的提升具有十分重要的作用。部分辅助线对于下一道工序能否顺利进行具有决定性的作用，比如机舱主机的定位线，直接决定了整个船舶推进系统能否正确安装。部分分段的结构反线，对于后续板材的结构对位，部件安装等有重要的引导作用。比如舭龙骨的安装线为船舶舭部的结构反线。而在船舶合拢阶段，分段端口的定位线(例如距离端口150毫米处划的辅助线)，在分段定位完成之后，通过测量两个分段端口辅助线的距离，进而判断是否对余量进行了正确的切割，是否满足预设的合拢方案，对后续分段的准确定位以及整个船舶的合拢精度的提升具有重要作用。而船舶辅助线绘制的效率，对于缩短船舶建造周期，降低节省人力成本，也具有重要的意义。

由于施工场地及工艺的要求及限制，大量划线工作需要在露天场地完成，曲面板材的划线成了必须面对的难题。现阶段船舶建造现场，船舶辅助线划线主要采用墨斗，石笔划线，即通过水平仪或者全站仪或其他工具等确定两个或多个点位，由两到三位施工人员拉紧墨斗上的墨线，通过两个或者多个已知点绘制辅助线。而在跨距较大的情况下，墨线因为重力下垂，或在室外由于风吹导致的偏斜等环境因素影响以及施工人员的操作配合不当造成的偏差，使辅助线的精度难以保证，同时效率低下。而对于部分曲面板，传统办法更是难以完成。

基于此，提出一种利用激光辅助划线的装置，不仅可以满足复杂工况下的曲面划线，减小划线误差，降低施工成本，且体积小巧，携带方便，易于操作。

发明内容

本发明针对上述提到的划线难的问题，利用一字线激光与万向杆的配合，利用磁吸底座固定，使本装置固定在分段内外或者胎架上，利用激光线的指引，完成各种所需线段的绘制。

本发明装置包括：开关式磁吸底座、万向连接杆、气泡式水平台、双整转副一字激光发射台。

本装置的框架为开关式磁吸底座与万向连接杆连接组成，所述开关式磁吸底座为整个装置的固定底座，通过控制永磁体距离接触面的距离实现磁力的控制。所述万向杆主要由三根杆件两个球面副构成，且通过控制旋钮，在任意方向均可固定。下杆件通过螺纹与底座连接，上杆件需要由较高的直线度，且上杆件具有刻度。

所述气泡式水平台为可安装三个水平气泡的刚性套件，可在连接杆上杆件上沿杆长方向自由移动，用于检测划线时上杆件垂直状态。

所述双整转副一字激光发射台，为安装在万向杆上杆件上，可实现沿杆长方向自由移动的套件，同时发射台由两个旋转副构成，可实现绕X轴Y轴的单独旋转。其中上杆件上标有移动刻度，绕X、Y轴旋转的部件标有角度刻度，当上连接杆调整至垂直状态后，构件B刻度线指向0度(图4状态)或者180度的时候，此时，双整转副一字激光发射台所散射激光线与地面平行(图11状态)，当构件B刻度指向90度或者270度时，所发射激光为竖直线，即与地面垂直，在360度范围内，激光旋转角度可以实现精准调节。构件B调整至0或者180后，调整构件C，当构件C刻度指向90度(图3状态)或者270度时，即为水平状态，此时激光散射面与地面平行，此时激光线的水平度不受面板曲度影响，可以绘制复杂曲面板的水平线，同理此时再调整B的角度也可以绘制任意角度的辅助线。当板材为平板时，构件C的刻度可以为方便绘制的角度。双整转副的存在，可以使所散射激光线照射到空间内任意位置的板材上。同时综合调整构件A在上连接杆上的位置，可实现移动距离和旋转角度的精确控制。工作时，同传统办法相似，需要首先确定一个或者多个已知点，然后根据板材类型的不同，确定是否需要将构件C调整至水平状态，让板材上的激光线通过已知点，此时激光线即为需要绘制的辅助线。同时，因为上连接杆具有刻度，激光线旋转角度可控，当需要绘制多条具有一定水平或者角度要求(比如需要绘制两条间隔为10厘米的水平线)的辅助线时，只需要标出第一条线的已知点，第一条线及绘制完成后，控制双整转副一字激光发射台在上连接杆上移动10厘米，即为所需绘制的第二条辅助线。具有特定角度关系的辅助线同理。

本发明有益效果：

1.提高生产现场划线的效率，划线工作可由一人完成。

2.结构简单，使用方便，适合生产现场较为复杂恶劣的条件。

3.提高复杂曲面划线的准确率。

附图说明

图1本发明的示意图

图2双整转副一字激光发射台在上连杆运动方向及自身旋转示意图

图3激光发射台部件C旋转角度刻度示意图

图4双整转副一字激光发射台部件B旋转角度刻度示意图

图5双整转副一字激光发射台锁紧旋钮示意图

图6双整转副一字激光发射台自身旋转示意图

图7万向连接杆示意图

图8水平台示意图

图9双整转副一字激光发射台及上连杆刻度示意图

图10双整转副一字激光发射台激光发射范围示意图

图11工作示意图

附图中：

图1中，1.磁吸底座2.下连接杆3.中间杆件4.上连接杆5.水平台6.双整转副一字激光发射台。

图2中，构件ABC构成双整转副一字激光发射台，其中构件A直接与上连接杆D相连，使发射台可以实现沿Z轴(即沿上连接杆D)的自由运动。构件C与构件A通过旋转副相连，同时固定激光发生器B，构件C带动发生器B可以实现绕Y轴的整周自由转动。同时发生器B在构件C的孔内可以实现绕X轴的转动。

图8中，水平台中间圆孔直接与上连接杆连接，实现沿连接杆的自由运动。外围三个圆台同时放置水平气泡，用于观测及调整上连接杆的垂直度。

图9为双整转副一字激光发射台在上连接杆上的刻度示意图，上连接杆具有刻度，可以实现双整转副一字激光发射台沿连接杆精确的移动。

图10中，为激光散射范围示意图，激光散射角度为α，阴影部分即所能划线的范围，在激光功率范围内，可通过增大本设备与所需划线的分段的距离增加划线范围。所发射激光线为宽度不大于1mm的激光射线，完全可以满足现场辅助线的精度要求。图11中，工作时，将本装置底座磁力开关开启，吸附于板材或者胎架等磁性物质上，调整上连接杆为垂直状态。打开激光发生器开关，调整激光发生器的角度和所处的高度使其激光线与所需绘制辅助线重合，并锁紧发生器，进行绘制。图中阴影部分为激光散射范围，辅助线(已做加粗处理)为激光发生器照射在板材上的射线，即与所需绘制辅助线重合，之后在激光线的指引下，由施工人员绘制辅助线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施案例，对本发明进行进一步详细说明。

一种船舶建造过程中的激光辅助划线装置，该装置的整体示意图如图1所示，工作实例示意图如图11所示。该装置包括：1.磁吸底座、2.下连接杆、3.中间杆件、4.上连接杆、5.水平台、6.双整转副一字激光发射台。本装置的框架是通过磁吸底座1与万向杆(由2,3,4构成，如图7所示)构成的。

所述磁吸底座为开关控制具有磁力的装置，可以实现整个装置在磁性物质上的吸附固定，所述万向杆由上下连接杆与中间连接杆通过两个球面副连接，可以实现上连接杆在较大角度内的任意转动。

图2中，构件ABC构成双整转副一字激光发射台，其中构件A直接与上连接杆D相连，使发射台可以实现沿Z轴(即沿上连接杆D)的自由运动。构件C与构件A通过旋转副相连，同时构件C固定激光发生器B，构件C带动发生器B可以实现绕Y轴的整周自由转动。同时发生器B在构件C的孔内可以实现绕X轴的转动。激光发生器可以发射一字激光。水平台内的水平气泡可以用来调节以及监测上连接杆的垂直度。上连接杆及双整转副一字激光发射台上的高度及角度刻度，可以实现高度及角度的精准调整。

工作时，如图11所示，将本装置磁吸底座打开，吸附于磁性物质上(一般为船舶板材及胎架，图示吸附部位为分段的平面板材)，同时通过两个球面副调整上连接杆，使水平气泡处于中心位置并锁死，保证上连接杆的垂直度，之后调整双整转副一字激光发射台的位置，使激光发生器发出的一字激光通过一个或者多个已知点，此时，激光射在板材上的激光线(即图中的辅助线，为方便观看，已做加粗处理)即为需要绘制的辅助线。同时，由于高度及角度可以实现精准的调节，本装置可以实现其余辅助线的精确快速绘制。

对于复杂曲面板，只需要将激光发射器的高度调制与所需绘制的辅助线相同高度，同时调整图2中的部件C为水平状态，即图3中刻度线指在90度，此时激光线散射面与地面平行，激光照在板材上的射线不会因曲面板材发生高度上的偏移，即可实现复杂曲面板辅助线的精准绘制。如遇较复杂曲面分段，将磁吸底座打开并固定好之后，将上连接杆调节至垂直状态，同时将图2中的构件C调节至水平状态(即激光发生器B轴线方向与X轴平行)，这样激光发生器处于水平状态，激光照射在板材上时，水平度不会受到曲面板材弧度的影响，调整高度至所需划线位置进行绘制。当板材为平面板且平直性较好时，仅需保证上连接杆垂直即可，同时可以调节构件C，使其达到需求的方向。同时由于激光发生器B可以实现360度旋转，因此对于带有一定角度的辅助线，可以旋转B达到所需角度，实现绘制。当激光照射到所需位置时，保持激光常亮，工人在施工位置划线，或者标记冲点。因所需划线范围以及现场条件不同，选用不同功率的激光发生器可以实现不同的施工需求，一般情况下，激光颜色应该选择绿色，功率不低于200毫瓦。

以上所述仅是本发明的优先实施方式，但实现时不受上述实施例限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。