本期案例我們主要講述Trimble TX架站式三維激光掃描儀為（汽車(chē)）數(shù)字化工廠提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用。（因圖片保密，本案例中圖片僅為示意圖）

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數(shù)字化工廠是現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)在虛擬環(huán)境下的映射，是集模型、仿真、數(shù)據(jù)管理于一體的綜合性平臺(tái)。在虛擬環(huán)境中，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效仿真、評(píng)估和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生命周期中設(shè)計(jì)、制造、裝配、物流等各方面的功能，提前進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證。

理論數(shù)字工廠與現(xiàn)實(shí)工廠的構(gòu)建都是基于規(guī)劃設(shè)計(jì)，但真實(shí)工廠在實(shí)際操作中常因安裝誤差、避讓干涉、生產(chǎn)線優(yōu)化改造等因素，致使生產(chǎn)實(shí)際環(huán)境與原設(shè)計(jì)并非完全一致。

若數(shù)字化工廠不能準(zhǔn)確獲得這些差異信息并加以相應(yīng)修正，則直接影響生產(chǎn)線后續(xù)規(guī)劃仿真分析的準(zhǔn)確性和有效性。

三維激光掃描是獲得現(xiàn)場(chǎng)三維數(shù)據(jù)的有效手段，通過(guò)對(duì)復(fù)雜、已構(gòu)成環(huán)境的快速掃描，獲取三維場(chǎng)景的可靠信息，并經(jīng)擬合、調(diào)整，實(shí)現(xiàn)數(shù)字工廠與現(xiàn)實(shí)工廠數(shù)據(jù)的一致，提升虛擬制造分析和工程規(guī)劃質(zhì)量，為新增項(xiàng)目的有效驗(yàn)證，降低風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約成本提供助力。

流程介紹

一、現(xiàn)場(chǎng)踏勘

項(xiàng)目開(kāi)始前滬敖技術(shù)人員對(duì)采集數(shù)據(jù)地點(diǎn)進(jìn)行踏勘。對(duì)其周?chē)沫h(huán)境因素、人為影響做一個(gè)系統(tǒng)的了解，做好計(jì)劃，防止采集數(shù)據(jù)發(fā)生的意外，同時(shí)規(guī)劃掃描路線、精度及時(shí)間。

二、布站掃描

三維激光掃描根據(jù)工廠的實(shí)際情況進(jìn)行布站，我們遵循著全覆蓋和ZD抓的特點(diǎn)進(jìn)行：

“全覆蓋”指的是所需建模區(qū)域全部掃描，

”ZD抓“是指對(duì)于管線密集區(qū)，管線走向變更，管線儀表區(qū)進(jìn)行ZD高精度掃描 ，以確保 360°無(wú)死角。

(因本項(xiàng)目保密，圖片僅做示意用途)

1、工程師使用Trimble TX 三維激光掃描儀對(duì)區(qū)域目標(biāo)分站掃描

2、將三維掃描得到的各站數(shù)據(jù)，通過(guò)掃入的控制點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換形成區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的整體點(diǎn)云。

三、點(diǎn)云處理

點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理主要為定義工廠/生產(chǎn)線的原點(diǎn)、數(shù)據(jù)輕量化處理。

• 數(shù)據(jù)輕量化

  一般情況下，掃描精度越高，采樣點(diǎn)越多，越精確，可準(zhǔn)確捕捉被掃描對(duì)象的細(xì)節(jié)，但是在建模以及存儲(chǔ)傳輸時(shí)點(diǎn)云規(guī)模越大建模時(shí)間越長(zhǎng)，數(shù)據(jù)量越大，越不利于存儲(chǔ)和傳輸。

  因此，在不同場(chǎng)合選用適當(dāng)精度的數(shù)據(jù)，在不影響點(diǎn)云特征識(shí)別提取的前提下，對(duì)掃描得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定程度的簡(jiǎn)化，即對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀的輕量化處理。

四、建模

三維數(shù)字化建模是建設(shè)數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)，而三維激光掃描技術(shù)又為三維建模提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，配合專(zhuān)業(yè)三維軟件構(gòu)建三維模型，實(shí)現(xiàn)工廠裝置的三維數(shù)字化。

總結(jié)

在三維數(shù)字工廠建設(shè)工程中，除了需要大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)（三維坐標(biāo)信息和屬性信息）之外，還需要進(jìn)行精細(xì)化建模、幾何模型數(shù)據(jù)的可量測(cè)性和精度。傳統(tǒng)測(cè)量模式不能很好解決復(fù)雜曲面物體的建模需求。

制造工廠往往建筑物密集，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、幾何形狀不規(guī)則， 使用三維掃描非接觸測(cè)量的方式，不受曲面復(fù)雜度影響，表面重構(gòu)精度高，可直接得到真實(shí)物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，繼而重構(gòu)出任意曲面。

三維掃描的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理就可以直接使用，無(wú)需復(fù)雜的費(fèi)時(shí)費(fèi)力的數(shù)據(jù)后處理；且無(wú)需和被測(cè)物體接觸，可以在很多復(fù)雜環(huán)境下應(yīng)用；并且可以和 GPS等集合起來(lái)實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)、更多的應(yīng)用，很好的為數(shù)字工廠提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

展望

國(guó)內(nèi)已經(jīng)有越來(lái)越多的（汽車(chē)）制造企業(yè)開(kāi)始關(guān)注和利用數(shù)字化工廠技術(shù)。三維數(shù)字化建模是建設(shè)數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)，而三維激光掃描技術(shù)又為三維建模提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，配合專(zhuān)業(yè)三維軟件構(gòu)建三維模型，實(shí)現(xiàn)工廠裝置的三維數(shù)字化。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用大大提升了（汽車(chē)）制造數(shù)字化工廠建設(shè)的真實(shí)性、有效性和便捷性。

三維掃描技術(shù)數(shù)字工廠中的應(yīng)用簡(jiǎn)述

1、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠3D數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的一致。

2、數(shù)字模型的校驗(yàn)

應(yīng)用三維掃描技術(shù)可將原構(gòu)建的數(shù)字模型與采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)比對(duì)，檢查模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的一致性，包括形狀結(jié)構(gòu)、尺寸大小、位置和使用情況等，對(duì)于存有差異的數(shù)字模型，在數(shù)字工廠中及時(shí)替換和更新。

3、三維模型制作：基于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）進(jìn)行 3D 建模，不能很好滿足復(fù)雜物體形態(tài)的構(gòu)建，而點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以提供物體數(shù)模的快速逆向，補(bǔ)充數(shù)模缺失。工廠和線體中的管道、橋架、立柱等規(guī)則形狀物體，可通過(guò)點(diǎn)云軟件計(jì)算自動(dòng)生成三維模型。物體形態(tài)復(fù)雜，可根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用三維逆向建模軟件，提取物體外輪廓的三角面創(chuàng)建數(shù)字模型。

應(yīng)用三維掃描技術(shù)可以用較短時(shí)間和較少費(fèi)用完成三維工廠的構(gòu)建及布局，在工程后期可有效管理工廠、設(shè)備的信息。

4、可以將點(diǎn)云網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以 360°全景展示、發(fā)布。

總之，采用三維掃描并建模的技術(shù)，可大大縮短構(gòu)建三維工廠及布局的時(shí)間和費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程后期工廠、設(shè)備信息的有效管理，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

滬敖3D是一家致力于三維數(shù)字化行業(yè)解決方案的技術(shù)型企業(yè)，擁有豐富的三維項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，公司以行業(yè)應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，為客戶提供三維數(shù)字化采集、三維數(shù)據(jù)處理、三維數(shù)據(jù)管理等一系列應(yīng)用服務(wù)。

滬敖3D擁有結(jié)構(gòu)光拍照式三維掃描儀、手持三維掃描儀（大小空間）、地面三維激光掃描儀、無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量、3D打印等多種技術(shù)手段，從幾厘米到幾百米的物體或三維空間，從幾個(gè)微米到幾個(gè)厘米的精度，滬敖均可提供涵蓋軟硬件產(chǎn)品和項(xiàng)目服務(wù)的完整解決方案。

滬敖3D目前主要服務(wù)于制造業(yè)（汽車(chē)、航空航天、船舶、模具、鑄造以及各種機(jī)械）、建筑業(yè)（建筑設(shè)計(jì)、施工、裝修等）、文化遺產(chǎn)（博物館、古建筑、考古等）、數(shù)字化工廠、JY公共安全、影視制作、教育等行業(yè)。提供質(zhì)量檢測(cè)、三維建模、逆向工程、數(shù)字存檔、GD/T分析、有限元分析、虛擬安裝、干涉分析、工程測(cè)繪、形變監(jiān)測(cè)、3D打印等技術(shù)方案。