摘 要：本文结合船舶分段类型及定位特点，按照六点定位理论依次定位面、线、点快速约束立体刚体空间自由度的思路，阐述船舶分段的数据处理方法、分段定位流程以及精度控制要领，旨在通过合理运用六点定位理论，完善定位工艺，提高分段定位的效率。
关键词：六点定位 三基面 船舶分段
1.前言
众所周知，公差与配合是机械制造中的一项重要技术，而船舶分段快速定位也一直是船厂提升效率、缩短吊装周期的重要课题。船舶分段一般长则十几米，重则几百吨，合拢时需要定位至几毫米的公差范围以内，难度非常大。目前船舶分段定位技术相对成熟，但在效率方面还有更大提升空间。本文结合广泛应用于机械制造中的六点定位原理阐述船舶分段定位的优先原则，从而减少无效作业，实现快速搭载。
2.六点定位原理
分段为立体刚体，在空间直角坐标系中，有六个自由度，分别为X、Y、Z轴方向的移动，绕X、Y、Z轴方向的转动，定位即限制自由度。六点定位理论提出用六个合理分布的支承点即可限制该六个自由度。船舶分段定位同样运用三基面体系，原理相同，手段却稍有区别。定位一般采用测量控制局部点线面坐标数据来约束自由度，具体用图示说明（见图1）：K1、K2、K3三个点确定主定位面A，限制X、Y方向的旋转自由度和Z方向的移动自由度； K4、K5两个点确定定位线B，限制Y方向的移动自由度和Z方向的旋转自由度； K6点确定定位点C，限制X方向的移动自由度。
目前分段普遍采用全站仪进行测量定位，理论上，确定不在一条直线上的三个点即可确定立体状态。理论上可行，但实际上分段存在变形及建造偏差，仅仅以三个点来定位将会有较大误差。传统的三基面（中线面、基线面、中站面）定位采取“过定位”的方式，且对定位基面的主次顺序未做明确要求。这就需要经验丰富的定位人员进行判断，避免以短定长，反复调整等问题。
六点定位遵循依次约束面、线、点的思路，最简单有效地限制自由度，有利于快速定位。至于如何合理分配公差，则可在六点的基础上，补充相应校核点，局部微调分段位置。
3.数据处理方法
全站仪对分段进行全方位三维测量后，其数据导入数据处理系统，与理论数据模型进行匹配拟合，用于分析分段精度状况和模拟搭载。这就涉及到如何选取基准匹配的问题，完全可遵循六点定位原理进行处理。
船体设计建模已建立坐标系，其中X轴正向指向船艏，Y轴正向指向左舷，Z轴正向指向平台往上，坐标原点在FR0与船体中心线及基线的交点。
分段从设计、制作、合拢、检验，全部遵循该坐标系，并体现在分段基准线上，即船体中心线（纵剖线）、肋检线、水线。数据处理选取的基准点应尽量相同，便于现场操作。
水平基准（即面基准）：一般首先用三个点来调平分段的整体状态，这三个点就是水平基准点。
角尺基准（即定向基准）：一个分段的水平基准确定后，即限制了X、Y兩个轴向上的旋转，但要约束在Z轴的旋转还须至少在XOY面确定一条线的方向，而这条线一般取分段上的纵横基准线（即肋检线或中心线、纵剖线）。
角尺基准主要应参照该分段的三线基准，其次可参照大板的板边平齐度，二者结合定向。
“0”基准：一个分段的水平基准和角尺基准确定后，约束了分段三个方向的旋转自由度，但对分段在X、Y、Z三个方向的移动自由度仍没有约束，因此需要在坐标系里确定三个方向的“0”基准，一般情况下三个方向上的“0”基准不能取同一点。Z方向0基准以现场体态情况作参考，X方向0基准以肋检线或肋位等横向结构为参考，Y方向0基准则以纵剖线或纵向结构为参考。
4.分段定位流程
4.1建立定位基准坐标系
分段定位实际上是在构造的坐标系里分别将分段按原建模坐标进行重组。
在船坞地面分别划出船体中心线、纵剖线、肋检线、高度基准线，建立分段定位基准坐标系。
将分段吊装到达定位坐标系预定位置，然后进行定位。下面以双层底分段为例进行说明。
4.2确定主定位面
通常的做法是先测量分段水平和高度（约束X、Y两个轴向的转动、约束Z向移动）。从分段类型来看，双层底分段长宽尺寸远大于其高度，确定水平和高度后，后续若进行位置微调，对水平数据的影响也将较小。从施工角度来看，定水平是最易操作的，龙门吊或液压定位小车方便调整水平，测水平的工具也简便多样，水平管、经纬仪均可。因此定水平和高度是分段定位确定主定位面的首选。
由于分段建造难免出现精度偏差，比如中拱、局部平面度差等，往往会增加至6个测量点，并选取强结构位置测量，保证数据最能反映分段的水平状态。
4.3确定定位线
定中心线（约束Z轴向的转动和Y向的移动），对正首尾中心线。双层底分段一般反造，并以内底板中心线为基准。因此定中心线时也应以内底板中心线为基准吊垂线对正地面中心线，同时校核外底板中心线的偏差。如果外底中心线偏差较大（标准≤3mm），那么则需要分段绕X轴稍微转动调整。此时将影响已确定的定位面数据，由于高度远小于宽度，对其影响也将较小（水平偏差标准≤8mm），保证公差分配合理。
4.4确定定位点
定肋检线（约束X向的移动），同样，从内底板肋检线吊垂线对正地面肋检线，校核外底板肋检线偏差，若偏差较大可适当绕Y轴微调。
分段类型不同，上述面线点的选择会有所不同。可按以下基本原则进行判断：
（1）主定位面一般选择最大或最重要的平面，或者分段建造基面，定位线则选择分段基准线。
（2）先定最利于调整或者测量的面，可利用与相邻分段的相关数据进行约束。