三维激光扫描仪技术在船舶脱硫改装中的应用
船舶尾气排放中含有大量的硫氧化物、氮氧化物等颗粒物，对大气环境造成的污染已日趋受到国际社会的广泛关注。国际海事组织IMO下属的海上环境保护委员会第70次会议通过决议，确定2020年在全球海域实行船舶燃油0.5%含硫上限的规定，之前划设的四大排放控制区仍然实行0.1%的限制。脱硫改造区域（机舱内部直至烟囱）环境复杂、空间狭小，在设计改造过程中需要获得机舱内部的实际空间状况及管道排布走向。三维激光扫描技术，通过获取密集的点云数据，使得内部场景高度还原，设计人员可直接使用点云数据进行改造设计。
船舶尾气排放中含有大量的硫氧化物、氮氧化物等颗粒物，对大气环境造成的污染已日趋受到国际社会的广泛关注。国际海事组织IMO下属的海上环境保护委员会第70次会议通过决议，确定2020年在全球海域实行船舶燃油0.5%含硫上限的规定，之前划设的四大排放控制区仍然实行0.1%的限制。脱硫改造区域（机舱内部直至烟囱）环境复杂、空间狭小，在设计改造过程中需要获得机舱内部的实际空间状况及管道排布走向。三维激光扫描技术，通过获取密集的点云数据，使得内部场景高度还原，设计人员可直接使用点云数据进行改造设计。
图1 脱硫结构位置示意图
1.三维激光扫描技术
1.1 原理简介
三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，它突破了传统的单点测量方法，具有效率高、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。
1.2 SCENE软件简介
SCENE 软件专门设计用于所有的Focus、Freestyle3D 和第三方激光扫描仪。通过使用实时现场配准、自动对象识别、扫描图像配准和定位功能，轻松而有效地处理和管理扫描后的数据。通过整合利用无靶标和基于靶标的自动扫描定位功能生成的图像，快速而简单地生成全色彩的高质量数据。
2.现场数据采集
2.1 现场扫描方案制定
以某一散货船为例：脱硫改装位置为三层甲板下部区域、三层甲板区域、二层甲板区域、烟囱区域；扫描区域空间狭小且需测量为一个整体文件，上下层甲板之间传递测量，需利用楼梯通视进行拼接传递；待扫描区域为“直筒”型，总高度约40m，考虑到拼接误差，需利用至少3个公共靶球及部分公共区域进行数据拼接处理。
同改装设计工程师现场勘探确认后，明确扫描测量重点区域，现场扫描时对于重点区域适当增加设站数，保证扫描的点云密度及效果。
图2 脱硫改装区域示意图
2.2 现场数据采集
由于机舱内发动机组仍在工作，会产生轻微震动，在扫描测量时补偿器需要关闭，选择合适位置布设公共靶球、架设仪器；扫描过程中注意避免人员走动，单站测量时间约6分钟；扫描时选择“拍照”功能，即可对点云数据附着颜色，方便后续改造时可以得到更高的场景还原度。
3.点云数据处理
3.1 多测站点云数据拼接
利用点云后处理拼接软件对多测站数据进行数据拼接，利用靶球自动识别、公共区域自动拼接功能，完成整体数据的拼接处理。数据拼接完成后，对点云进行去噪、抽稀等操作，可输出多种常见格式的点云数据格式，如：*.pts，*.ptx，*.xyz，*.e57，*.rcp，*.dxf，*.igs等。
3.2 扫描点云结果应用
利用点运数据进行脱硫装置改装时，主要有两种方式：
一种为将点云数据导入逆向建模软件，进行逆向建模处理，建模结束后将模型导入船厂自身设计软件中作为背景，进行改装设计；
另一种方式为船厂自身的设计软件支持点云数据读取，则可将点云数据直接导入设计软件中作为设计背景，进行改装设计。
图3 机舱内部扫描点云结果1
图4 机舱内部扫描点云结果2
4.小结
三维激光扫描技术在船舶脱硫改装中的应用，为设计工程师提供了高精度的现场实际空间状况，不仅可以帮助工程师进行脱硫装置的快速改装，而且可以对工具和装置的吊入吊出提前制定方案；还能检查管道、设备的干涉碰撞情况。
三维激光扫描技术较传统测量方式大大提高了测量效率，整个测量过程只需1-2人就可以完成数据采集任务，设计工程师无需反复进出船舱，只需利用电脑查看扫描结果进行设计，降低错误率，缩短整体工期。
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