Optymalizacja transformacji wyników pomiarów bloków kadłuba statku z uwzględnieniem ograniczeń

• Autorzy: Kniat A.

Warianty tytułu

EN

Constrained optimisation of transformation of ship block measurements

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia algorytm optymalizujący transformację wyników pomiarów bloków i sekcji kadłuba statku, która jest wykonywana w celu oceny przydatności montażowej bloków i sekcji podczas ostatniej fazy montażu kadłuba w suchym doku lub na pochylni. Ponieważ każdy blok jest mierzony w innym układzie odniesienia, istnieje konieczność transformacji wyników pomiarów do wspólnego układu przyjętego w modelu CAD. Zakłada się, że transformacja nie pogarsza dokładności wyników pomiarów i zachowuje odległości pomiędzy zmierzonymi punktami. Zaproponowany algorytm optymalizacji transformacji wyników pomiarów minimalizuje sumy odległości pomiędzy mierzonymi punktami, a korespondującymi punktami w modelu CAD, uwzględniając jedno z dwóch możliwych ograniczeń: wspólna płaszczyzna, albo wspólna oś. W artykule zaprezentowano zarówno opis metody optymalizacji, jak i przykład transformacji punktów zmierzonych na styku dwóch sekcji dna podwójnego statku. We wnioskach opisano zalety i wady przedstawionego algorytmu, jak również kierunki dalszych badań.

EN

The paper presents the constrained optimisation algorithm for transformation of measurements taken on ship blocks and sections to asses their feasibility for the final stage of assembly in a dry dock or on a slipway. As each block is measured in different coordinate system it is necessary to make transformations and bring results to a common CAD model. Transformation must keep distances between the measured points and must not lose accuracy. The analysis of transformed measurements requires first to check if blocks were manufactured within tolerances assumed in the design and then to compare if the two neighbour blocks can be joined. The optimisation is aimed at minimising the sum of distances between the transformed and corresponding points in a CAD model. The constraint is alignment of chosen axes or planes. The paper contains both description of the transformation algorithms and an example of transformation of points measured on two neighbour sections of a ship double bottom. In the summary advantages and disadvantages of the algorithm are described and directions for further research are given.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja; transformacja układu współrzędnych; pomiary kadłuba statku; montaż kadłuba statku; komputerowe wspomaganie projektowania (CAD)

EN

constrained optimization; coordinate system transformation; ship hull measurements; ship hull assembly; computer-aided design (CAD)

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 56, nr 6
• Strony: 597--601
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Kniat A.

• Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa, ul. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk,

Bibliografia

• [1] Arun, K. S. et al. (1987). Least-squares fitting of two point sets. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. PAMI-9, no 5, pp. 698-700.
• [2] Baird, H. S. (1985). Model-based image matching using location. Cambridge, MA, MIT Press.
• [3] Bertsekas, D. P. (1996). Constrained Optimization and Lagrange Multiplier Methods, Belmont, Massachusetts, Athena Scientific.
• [4] Besl, P. J., & McKay, N. (1992). A method for registration of 3-D shapes. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 14 (2), pp. 239–256.
• [5] Bjorck, A., & Dahlquist, G. (1974). Numerical methods. New Jersey, Prentice-Hall.
• [6] Brockett, R. W. (1997). Singular values and least squares matching. Proceedings of the 36th IEEE Conference on Decision and Control, vol. 2, pp. 1121-1124.
• [7] Fitzgibbon, A. W. (2003). Robust registration of 2D and 3D point sets. Image and Vision Computing, vol. 21, no 13-14, pp. 1145-1153, Elsevier Science B. V., http://www.robots.ox.ac.uk/~awf/lmicp.
• [8] Flick, T. E., & Jones, L. K. (1986). A combinational approach for classification of patterns with missing information and random orientation. IEEE Transactions On Pattern Analysis And Machine Intelligence, vol. PAMI-8, pp. 482-490.
• [9] Gaojin, W., Dengmin, G. Z., Shihong, X., Zhaoqi, W. (2005). Total least squares fitting of point sets in m-D, Computer Graphics International, pp. 82-86.
• [10] Goodrich, M. T. et al. (1999). Approximate geometric pattern matching under rigid motion. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. PAMI-21, no 4, pp. 371-379.
• [11] Griffin, P. M., & Alexopoulos, C. (1989). Point pattern matching using centroid bounding. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, vol. SMC-19, pp. 1274-1276.
• [12] Kniat, A. (2009). Optimization of transformation of measurements of ship blocks. Polish Maritime Research, vol. 16, no 4(61), pp. 32-37.
• [13] Lavine D., Lambird B. A., & Kanal L. N. (1983). Recognition of spatial point patterns. Pattern Recognition, vol. 16, pp. 289-295.
• [14] Manninen, M., Kaisto, I. (1996). 3D measurement and analysis of a ship block. Practice report, Oulu/Finland, A. M. S. Ltd, http://www.leica-geosystems.com/media/new/product_solution/U1-298-0EN_AMS.pdf.
• [15] Morgera, S. D., Cheong, P. L. C. (1995). Rigid body constrained noisy point pattern matching, IEEE Transactions on Image Processing, vol. 4, no 5, pp. 630-641.
• [16] Ramos, J. A., & Verriest, E. I. (1997). Total least squares fitting of two point sets in m-D. Proceedings of the 36th Conference on Decision and Control, pp. 5048-5053.
• [17] Tarnowski, W. (1997). Podstawy projektowania technicznego, Warszawa, WNT.
• [18] Umeyama, S. (1991). Least-squares estimation of transformation parameters between two point patterns. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. PAMI-13, no 4, pp. 376-380.
• [19] Zhang, Z. (1992). On local matching of free-form curves. Proceedings of the British Machine Vision Conferences, pp. 347-356.