近年來，中國船廠在集裝箱船研發、設計、建造和配套等方面彰顯了強大實力，據克拉克森航運研究（Clarksons Research）統計，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%，占據全球集裝箱船半壁江山，在全球市場發揮了引領作用。

什么是試箱?

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?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節。

?傳統的試箱方式需要進行試箱自檢和船東報驗兩次現場實際試箱，工作量較大、重復作業較多、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整作業，會影響整個船塢和碼頭生產周期。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用，數字化試箱漸漸嶄露頭角。數字試箱技術核心主要分為船上數據采集和數據試箱分析兩大部分。
船上數據采集部分：點云數據要求比較特殊，需要符合特定技術要求的三維激光掃描儀。

A、必須保證點云數據完全水平化，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平功能，或人工現場每一站給掃描儀精細調平。根據導軌垂直度和平整度計算，掃描儀調平精度需達5″內。

B、需要站間配準精度高，而且整體精度均勻。由于集裝箱船的構型特點，掃描儀只能在甲板架設向上掃描導軌，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這種數據情況。

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大傾角掃描(即導致點云間距更加稀疏)，經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。

數據試箱分析部分：技術核心主要分為三部分。

A、運用三維掃描技術對貨艙導軌整體狀態進行掃描并分析，掌握貨艙內導軌架同面度、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、底錐數據位置關系，出具最佳安裝調整方案。C、通過數字化手段在電腦端進行貨艙實際狀態與集裝箱匹配分析，即以數字化技術取代實體試箱，確認合格后生產部門即可對船東提交試箱報驗。

項目案例

本案例采用數字化模擬試箱技術，對新建造完工的集裝箱船進行數字化試箱，這也是該集裝箱船廠首次將數字化技術應用到試箱試驗中，解決了傳統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。

進行數字化試箱，在技術上需要高精度的船艙三維數據和智能化模擬試箱分析軟件的支撐。我們根據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。再通過專業的試箱軟件進行數字化試箱。

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

Trimble X9/X12在船舶中的應用：

1）在船舶的密閉空間內有效作業，最小掃描范圍達到業界最佳水準：0.3 米。

2）每站自動調平達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據。

4）高掃描速度，導軌掃描這樣精細的工作要求下，可以實現每站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，為后續根據 IMO 的要求改造水處理系統做好準備。

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、底錐等數據

使用試箱軟件進行數字化試箱

項目成果

?通過數字化試箱報告進行分析，確認合格后生產部門即可對船東提交試箱報驗。

?為了驗證數據的準確率，船廠采用傳統試箱方式對數字試箱數據進行抽檢驗證，結果全部合格。

方案總結

?數字化試箱的應用大大提高了箱船建造效率和試箱精確性，專業技術人員利用數據采集設備（掃描儀、全站儀等）對集裝箱船貨艙裝箱系統（導軌、調節板、底錐、導向塊）進行測量并建立數字模型，將物理空間貨艙實體轉化為數字空間的實物尺寸和位置關系，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。

?該項技術的研究和運用，使箱船試箱環節不受天氣、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的瓶頸，有效改善傳統方法中貨艙裝載系統工作量大、作業效率較低的現狀。