彭 娟

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司， 上海 200063)

基于B4A平臺(tái)的造船測(cè)量APP開發(fā)與應(yīng)用

彭 娟

(中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司， 上海 200063)

基于B4A開發(fā)的安卓手機(jī)測(cè)量APP，運(yùn)用于造船分段現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與分析，其在操作便攜性、測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸效率等方面有了很大的提高。論述使用手持式智能終端(Personal Digital Assistant, PDA)進(jìn)行測(cè)量的弊端，提出基于B4A平臺(tái)的快速開發(fā)模式，開發(fā)安卓APP替代PDA軟件，節(jié)省PDA硬件成本，增加藍(lán)牙無線通信、共享測(cè)量數(shù)據(jù)等功能，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量更便捷。

造船測(cè)量；B4A；藍(lán)牙；APP

1 造船測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

隨著韓國造船技術(shù)的學(xué)習(xí)和推廣，造船測(cè)量管理理念深化，基于全站儀的造船測(cè)量系統(tǒng)逐步發(fā)展起來。在手持式智能終端(Personal Digital Assistant, PDA)中開發(fā)并運(yùn)行應(yīng)用程序，用數(shù)據(jù)線連接并控制全站儀進(jìn)行測(cè)量，接收存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算分析，這一直是船廠精度控制數(shù)據(jù)采集的主要方式，如圖1所示。

圖1 PDA-數(shù)據(jù)線-全站儀造船測(cè)量系統(tǒng)

精度測(cè)量系統(tǒng)主要原理是：利用全站儀精確測(cè)定船舶分段上若干特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，應(yīng)用PDA軟件將這些特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)用特定的空間直角坐標(biāo)系來組織，實(shí)時(shí)計(jì)算得到這些特征點(diǎn)的空間相對(duì)位置，并運(yùn)用多種數(shù)學(xué)運(yùn)算得到這些特征點(diǎn)、線、面間的各種幾何量值。軟件具有船體分段形位尺寸檢測(cè)時(shí)需要的各種功能，如：平面度、直線度、夾角、距離、空間圓圓心坐標(biāo)等；軟件可對(duì)測(cè)量坐標(biāo)系進(jìn)行重新構(gòu)建或變換；借助于雙點(diǎn)標(biāo)靶工具可以快速測(cè)量分段上的隱蔽點(diǎn)；通過移站測(cè)量功能獲取不可見面、點(diǎn)位信息；通過設(shè)計(jì)測(cè)量功能得到分段實(shí)際測(cè)量點(diǎn)與設(shè)計(jì)模型理論點(diǎn)的偏差。

雖然目前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量體系已比較成熟，但仍然存在諸多問題：

(1) PDA硬件問題。造船PDA多為工業(yè)級(jí)硬件，較為笨重，測(cè)量人員長(zhǎng)時(shí)間手持工作，加重工作負(fù)擔(dān)，對(duì)工作效率和工作質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響。PDA主機(jī)成本較普通手機(jī)高出數(shù)倍，船廠采購成本較高。PDA通信線纜多為易耗品，經(jīng)常更換，增加成本，延誤生產(chǎn)進(jìn)度。

(2) 數(shù)據(jù)共享問題。傳統(tǒng)全站儀測(cè)量完成的數(shù)據(jù)保存在PDA中，需要使用數(shù)據(jù)線物理連接電腦的方式從加工現(xiàn)場(chǎng)將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)出給分析人員，耗費(fèi)時(shí)間和人力，尤其有些單位需要跨廠區(qū)分析測(cè)量結(jié)果，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享手段延緩了分段精度的分析進(jìn)度，因此急需一種實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)及分享分析結(jié)果的手段。

為解決上述問題，提出將PDA程序移植至安卓手機(jī)APP中，并采用藍(lán)牙無線連接全站儀進(jìn)行測(cè)量的方式進(jìn)行精度測(cè)量與數(shù)據(jù)通信，如圖2所示。

圖2 安卓APP-全站儀造船測(cè)量系統(tǒng)

2 B4A開發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)介

B4A(Basic4Android)是Anywhere Software公司推出的一個(gè)以安卓設(shè)備為目標(biāo)的簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境，如圖3所示。B4A開發(fā)語言類似于Visual Basic語言但加入了更多面向?qū)ο蟮闹С?。B4A編譯的應(yīng)用程序是原生的安卓應(yīng)用程序，沒有任何額外的運(yùn)行庫和依賴。它與其他集成開發(fā)環(huán)境(Integrated Development Environment, IDE)不同，B4A是100%專注于安卓開發(fā)的，從而避免了Eclipse(開放源代碼的、基于Java的可擴(kuò)展開發(fā)平臺(tái))需要大量代碼以及難以理解的問題。B4A包含了一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置圖形界面設(shè)計(jì)器，支持多種屏幕和方向，不需要編寫XML。同時(shí)，B4A包含一整套豐富的庫文件，并支持安卓的核心特性，更易于開發(fā)高級(jí)應(yīng)用程序。

圖3 B4A平臺(tái)開發(fā)界面

B4A程序包含窗體模塊(Activity Module)、類模塊(Class Module)、代碼模塊(Code Module)、服務(wù)模塊(Service Module)等4種模塊類型，在需要時(shí)可添加相應(yīng)類型的模塊。B4A提供強(qiáng)大的設(shè)計(jì)器，添加窗體模塊一般對(duì)應(yīng)相應(yīng)的布局文件(Layout)，可添加按鈕、文本框、圖片框、列表框等常用控件，并可調(diào)整控件的屬性，設(shè)計(jì)器實(shí)現(xiàn)所見即所得的操作，可快速設(shè)計(jì)出需要的功能界面，如圖4所示。

圖4 B4A平臺(tái)圖形界面設(shè)計(jì)器

3 造船測(cè)量APP開發(fā)

3.1 基本界面開發(fā)

造船測(cè)量APP程序由數(shù)十個(gè)功能界面組成，每個(gè)界面都基于以下步驟建立。

(1) 新建窗體模塊。使用工程菜單下的創(chuàng)建窗體模塊功能創(chuàng)建一個(gè)新的窗體后臺(tái)代碼文件。

(2) 創(chuàng)建窗體布局和添加控件。在窗體設(shè)計(jì)器中新建布局文件，添加需要的按鈕、文本框等控件。

(3) 快速生成Dim語句和控件事件。在窗體設(shè)計(jì)器中使用自動(dòng)生成功能，可快速在窗體后臺(tái)代碼文件中生成相應(yīng)控件的定義和控件的事件語句，方便進(jìn)行后續(xù)代碼層開發(fā)。

3.2 藍(lán)牙通信

藍(lán)牙通信是造船測(cè)量APP開發(fā)中的難點(diǎn)，使用B4A開發(fā)造船測(cè)量APP中藍(lán)牙通信功能按如下步驟進(jìn)行。

(1) 定義藍(lán)牙通信對(duì)象。Dim Serial1 As Serial 定義通信對(duì)象，使用藍(lán)牙的虛擬串口來通信。

(2) 打開藍(lán)牙設(shè)置界面，掃描藍(lán)牙設(shè)備并配對(duì)：

Dim bleIntent As Intent

bleIntent.Initialize("android.settings.BLUETOOTH_SETTINGS", "")

StartActivity(bleIntent)。

(3) 獲取配對(duì)設(shè)備列表：

Dim PairedDevices As Map

PairedDevices = Serial1.GetPairedDevices '顯示全部已配對(duì)藍(lán)牙設(shè)備

Dim l As List

l.Initialize

For i = 0 To PairedDevices.Size - 1

l.Add(PairedDevices.GetKeyAt(i))

Next。

(4) 連接到設(shè)備：

Dim Res As Int

Res = InputList(l, "Choose device", -1) '顯示配對(duì)藍(lán)牙設(shè)備列表

If Res <> DialogResponse.CANCEL Then

Serial1.Connect(PairedDevices.Get(l.Get(Res)))

End If。

3.3 全站儀通信

基于藍(lán)牙通信功能，發(fā)送測(cè)距指令，與全站儀進(jìn)行藍(lán)牙無線傳輸數(shù)據(jù)。

(1) 定義串口緩沖區(qū)讀寫對(duì)象和定時(shí)器，并初始化：

Dim aStreams As AsyncStreams

Dim Timer1 As Timer

Timer1.Initialize("Timer1", 1 000)

aStreams.Initialize (Serial1.InputStream ,Serial1.OutputStream ,"AStreams")。

(2) 發(fā)送測(cè)距指令，驅(qū)動(dòng)全站儀測(cè)量：

Dim buffer() As Byte

Dim cmd As String

Select TSFlag '全站儀類型

Case 0 '索佳

cmd=Chr(17)

Case 1 '徠卡GSI

cmd="GET/M/WI21/WI22/WI31" & Chr(13) & Chr(10)

Case 2 '徠卡Geocom

cmd="%R1Q,17017:2" & Chr(13) & Chr(10)

Case 3 '拓普康Topcon

cmd="C067" & Chr(3)

End Select

aStreams.Write(cmd.GetBytes("UTF8"))'寫入內(nèi)容。

(3) 獲取全站儀返回?cái)?shù)據(jù)并解析：

ResBuffer=ResBuffer & BytesToString(Buffer, 0, Buffer.Length, "UTF8")

tempPt= comm.Process_ReturnData(ResBuffer))'處理全站儀返回?cái)?shù)據(jù)。

3.4 功能開發(fā)

造船測(cè)量APP軟件具有分析和變換的功能，本文將PDA軟件層C#代碼全部轉(zhuǎn)換為B4A代碼，最終完成了造船測(cè)量APP的開發(fā)。

4 造船測(cè)量APP應(yīng)用實(shí)例

江蘇揚(yáng)子江船業(yè)集團(tuán)公司承建的10 000 TEU集裝箱船寬近50 m，長(zhǎng)約330 m，排水量達(dá)到12×104t，全船分段劃分為334個(gè)分段/部位，在N1169號(hào)船的分段生產(chǎn)過程中采用上文開發(fā)的安卓版造船測(cè)量APP，實(shí)現(xiàn)了分段快速測(cè)量、實(shí)時(shí)分享測(cè)量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

4.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

根據(jù)理論模型上標(biāo)定的點(diǎn)位，在現(xiàn)場(chǎng)使用安卓版造船測(cè)量APP連接全站儀測(cè)量特征點(diǎn)位數(shù)據(jù)。

(1) 在藍(lán)牙界面選擇CX-102(索佳全站儀型號(hào))，連接成功后可進(jìn)行測(cè)量。

(2) 在測(cè)量界面，可選擇1點(diǎn)標(biāo)靶、2點(diǎn)標(biāo)靶、3點(diǎn)圓心等3種測(cè)量方式測(cè)量分段特征點(diǎn)，如圖5所示。

(3) 測(cè)量完畢后，在主界面顯示所有特征點(diǎn)的測(cè)量坐標(biāo)列表，也可繼續(xù)進(jìn)行點(diǎn)位變換、分析計(jì)算等操作。

(4) 最后通過文件分享功能，將測(cè)量文件通過郵件或社交軟件分享給業(yè)內(nèi)人員進(jìn)行下一步的分析，如圖6所示。

圖5 藍(lán)牙連接全站儀及點(diǎn)位測(cè)量界面

4.2 業(yè)內(nèi)分析

(1) 將現(xiàn)場(chǎng)安卓版造船測(cè)量APP測(cè)量分享的文件導(dǎo)入到三維軟件中。

圖6 點(diǎn)位列表及測(cè)量文件共享界面

(2) 使用3點(diǎn)對(duì)應(yīng)功能將測(cè)量點(diǎn)與理論點(diǎn)進(jìn)行匹配對(duì)應(yīng)。

(3) 根據(jù)分段結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與分析要求，選取適當(dāng)?shù)臄M合點(diǎn)進(jìn)行精密配對(duì)，獲取特征點(diǎn)精度偏差值，如圖7所示。

(4) 使用報(bào)表編輯功能，自動(dòng)生成當(dāng)前分段精度數(shù)據(jù)結(jié)果的報(bào)表，如圖8所示。

圖7 理論點(diǎn)測(cè)量點(diǎn)匹配分析

圖8 分析結(jié)果報(bào)表輸出

4.3 與PDA模式測(cè)量對(duì)比結(jié)果

由于造船測(cè)量APP與PDA軟件僅僅是軟件平臺(tái)，數(shù)據(jù)傳輸和通信方式有區(qū)分，獲取點(diǎn)位坐標(biāo)精度取決于全站儀的測(cè)量精度，造船測(cè)量APP完全滿足分段測(cè)量精度要求。揚(yáng)子江船廠使用造船測(cè)量APP進(jìn)行分段點(diǎn)位數(shù)據(jù)采集，取代了使用PDA的測(cè)量方法，提升了測(cè)量效率。

5 結(jié) 語

本文在論述使用PDA進(jìn)行測(cè)量的弊端后，提出基于B4A平臺(tái)快速開發(fā)模式，開發(fā)安卓版精度測(cè)量APP替代PDA軟件，節(jié)省了PDA硬件成本，同時(shí)在滿足現(xiàn)場(chǎng)原有功能需求的基礎(chǔ)上，增加了藍(lán)牙無線通信、共享測(cè)量數(shù)據(jù)功能，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量更便捷。該精度測(cè)量APP及精度分析系統(tǒng)同樣適用于海洋工程、海洋平臺(tái)建造精度控制過程，具有較高的推廣意義。此后，將通過繼續(xù)深入的研究，充分發(fā)掘全站儀及精度測(cè)量分析系統(tǒng)潛在的功能，在造船、海洋工程領(lǐng)域精度管理新階段發(fā)揮更大的作用。

[1] 王孟孟,朱琦,安靈斌. 開發(fā)先進(jìn)造船精度管理軟件系統(tǒng)——SP.NET軟件系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J]. 造船技術(shù),2010(3)：37-39.

[2] 孔寧,陳秀龍,安靈斌. 智能全站儀機(jī)載造船測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用[C]//中國造船工程學(xué)會(huì)CAD/CAM學(xué)術(shù)交流會(huì)議，2013.

[3] 穆明. 基于Basic4Android開發(fā)平臺(tái)的手機(jī)控制系統(tǒng)[J]. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用, 2016(3)：54-56.

Application of Shipbuilding Measurement App Developed Based on B4A Platform

PENG Juan

(China Shipbuilding NDRI Engineering Co., Ltd., Shanghai 200063, China)

An Android APP of shipbuilding measurement is developed based on B4A which is applied in the field of shipbuilding block measurement and analysis. The operation of portability and date transmission process is greatly improved. A rapid development model based on BA4 platform is proposed according to discussing the disadvantage of measuring of the Personal Digital Assistant (PDA) and an Android APP is developed instead of PDA, which saves the cost and meets the functional requirement. With the function of Bluetooth wireless communication and date sharing, the measurement will be more convenient.

shipbuilding measurement; B4A; Bluetooth; APP

彭 娟(1982-)，女，工程師，研究方向?yàn)榇瑥S信息化建設(shè)

1000-3878(2017)04-0082-05

U671

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