近年來，中國船廠在集裝箱船研發(fā)、設(shè)計、建造和配套等方面彰顯了強大實力，據(jù)克拉克森航運研究（Clarksons Research）統(tǒng)計，2023年上半年，中國船廠簽約新船訂單45.05萬TEU，全球市場份額為48.83%，占據(jù)全球集裝箱船半壁江山，在全球市場發(fā)揮了引領(lǐng)作用。

什么是試箱?

 container 

?試箱又稱吊箱試驗，當集裝箱船建造完工后，需對大艙箱位進行吊箱試驗，以此來驗證導軌間距和底錐位置是否滿足吊箱精度要求。吊箱試驗是集裝箱船建造過程中非常重要的工藝環(huán)節(jié)。

?傳統(tǒng)的試箱方式需要進行試箱自檢和船東報驗兩次現(xiàn)場實際試箱，工作量較大、重復作業(yè)較多、試箱的周期需要近90天！

?如果集裝箱在試箱過程中卡住或無法順利插入底錐，則需進行大量修正和調(diào)整作業(yè)，會影響整個船塢和碼頭生產(chǎn)周期。所以造船廠急需一種新型方案，能夠快速迅速地驗證所造的船能否合格。

數(shù)字化試箱

近年來，隨著新型激光掃描儀在船舶制造中的廣泛應(yīng)用，數(shù)字化試箱漸漸嶄露頭角。數(shù)字試箱技術(shù)核心主要分為船上數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)試箱分析兩大部分。
船上數(shù)據(jù)采集部分：點云數(shù)據(jù)要求比較特殊，需要符合特定技術(shù)要求的三維激光掃描儀。

A、必須保證點云數(shù)據(jù)完全水平化，確保按試箱軟件能正確地按重力方向運行。因此需要掃描儀具備自主調(diào)平功能，或人工現(xiàn)場每一站給掃描儀精細調(diào)平。根據(jù)導軌垂直度和平整度計算，掃描儀調(diào)平精度需達5″內(nèi)。

B、需要站間配準精度高，而且整體精度均勻。由于集裝箱船的構(gòu)型特點，掃描儀只能在甲板架設(shè)向上掃描導軌，掃描點云是典型的底部密上部稀疏，容易造成底部配準精度高，但導軌高處配準精度低出現(xiàn)分層。這就要求掃描儀在超出30米的點云噪聲有足夠的精度標稱，同時對配準軟件算法能適應(yīng)這種數(shù)據(jù)情況。

C、需要掃描密度足夠高。導軌很狹窄，因此需要較高掃描密度以確保導軌面上能分布足夠的點(即足夠小的點間距)，以便軟件的識別。還由于導軌很高，導軌間距又窄小，導軌的中上部就會出現(xiàn)大傾角掃描(即導致點云間距更加稀疏)，經(jīng)實踐每站點云分辨率在10m遠處達3mm才足夠，20m處才能保證6mm的點間距。

數(shù)據(jù)試箱分析部分：技術(shù)核心主要分為三部分。

A、運用三維掃描技術(shù)對貨艙導軌整體狀態(tài)進行掃描并分析，掌握貨艙內(nèi)導軌架同面度、縱向間距、橫向間距等信息，確保貨艙導軌間距滿足集裝箱吊裝要求。

B、運用模擬試箱分析程序等工具，分析導軌、底錐數(shù)據(jù)位置關(guān)系，出具最佳安裝調(diào)整方案。C、通過數(shù)字化手段在電腦端進行貨艙實際狀態(tài)與集裝箱匹配分析，即以數(shù)字化技術(shù)取代實體試箱，確認合格后生產(chǎn)部門即可對船東提交試箱報驗。

項目案例

本案例采用數(shù)字化模擬試箱技術(shù)，對新建造完工的集裝箱船進行數(shù)字化試箱，這也是該集裝箱船廠首次將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到試箱試驗中，解決了傳統(tǒng)集裝箱船實體試箱試驗要占用大量的船塢和碼頭資源,周期較長的問題，試箱效率與準確率大幅提升。

進行數(shù)字化試箱，在技術(shù)上需要高精度的船艙三維數(shù)據(jù)和智能化模擬試箱分析軟件的支撐。我們根據(jù)客戶的需求以及船身的具體情況綜合分析，最終采用Trimble X12三維激光掃描儀（Trimble新品X9同樣完全滿足精度要求）進行船艙掃描。再通過專業(yè)的試箱軟件進行數(shù)字化試箱。

使用Trimble X12三維激光掃描儀獲取船艙完整三維點云模型

Trimble X12

Trimble X12三維激光掃描系統(tǒng)作為天寶目前最新的高端三維激光掃描系統(tǒng)，具有優(yōu)異卓越的速度、精度、測距和難以置信的影像清晰度，實現(xiàn)現(xiàn)場掃描效率最大化和操作的極簡化。

Trimble X9/X12在船舶中的應(yīng)用：

1）在船舶的密閉空間內(nèi)有效作業(yè)，最小掃描范圍達到業(yè)界最佳水準：0.3 米。

2）每站自動調(diào)平達3″精度，確保導軌垂直度平整度符合精度要求。

3）借助長測距、高分辨率達3mm@10m掃描(X12可達0.6mm@10m)，快速采集導軌的高分辨率數(shù)據(jù)。

4）高掃描速度，導軌掃描這樣精細的工作要求下，可以實現(xiàn)每站6分鐘左右。

5）自帶Trimble Perspective軟件或Trimble RealWorks軟件，均具整體均勻配準算法。

6）快速掃描壓載艙，為后續(xù)根據(jù) IMO 的要求改造水處理系統(tǒng)做好準備。

7）在船舶離開港口之前達到造船師所需的詳細程度。

將點云進行精化配準去噪，裁剪，生成船艙高精度三維點云模型

使用AI算法自動分割船艙的導軌、墊板、底錐等數(shù)據(jù)

使用試箱軟件進行數(shù)字化試箱

項目成果

?通過數(shù)字化試箱報告進行分析，確認合格后生產(chǎn)部門即可對船東提交試箱報驗。

?為了驗證數(shù)據(jù)的準確率，船廠采用傳統(tǒng)試箱方式對數(shù)字試箱數(shù)據(jù)進行抽檢驗證，結(jié)果全部合格。

方案總結(jié)

?數(shù)字化試箱的應(yīng)用大大提高了箱船建造效率和試箱精確性，專業(yè)技術(shù)人員利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備（掃描儀、全站儀等）對集裝箱船貨艙裝箱系統(tǒng)（導軌、調(diào)節(jié)板、底錐、導向塊）進行測量并建立數(shù)字模型，將物理空間貨艙實體轉(zhuǎn)化為數(shù)字空間的實物尺寸和位置關(guān)系，通過計算機軟件進行去噪、拼接及分析等步驟，從而對實物精度進行更精準、有效的控制。

?該項技術(shù)的研究和運用，使箱船試箱環(huán)節(jié)不受天氣、吊車資源及人員等因素的影響，突破了實體試箱長期依賴于貨艙重復作業(yè)的瓶頸，有效改善傳統(tǒng)方法中貨艙裝載系統(tǒng)工作量大、作業(yè)效率較低的現(xiàn)狀。