以某汽車廠涂裝車間改造項(xiàng)目為例

一、項(xiàng)目背景

  當(dāng)前我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代加快,國(guó)內(nèi)化工廠及企業(yè)需要對(duì)廠房進(jìn)行改造擴(kuò)建，需要拆除、更換、新增大量的設(shè)備和管線。而改擴(kuò)建設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵取決于對(duì)現(xiàn)狀的了解程度，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大難度，所以如何獲取到準(zhǔn)確的工廠現(xiàn)狀資料就是第一個(gè)要解決的問(wèn)題。

  手工測(cè)量是傳統(tǒng)獲取現(xiàn)場(chǎng)資料的最常見(jiàn)并且最經(jīng)濟(jì)的方法，但工廠的改造設(shè)計(jì)是在不停工的前提下進(jìn)行的，運(yùn)行時(shí)很多區(qū)域是人員危險(xiǎn)區(qū)，不能靠近測(cè)量。而且人工測(cè)量的誤差也往往難以避免，測(cè)量的結(jié)果不能滿足設(shè)計(jì)的基本要求。我們需要將目光轉(zhuǎn)向更先進(jìn)和準(zhǔn)確的三維激光測(cè)量方式。

圖1：工作現(xiàn)場(chǎng)

二、項(xiàng)目要求

1.對(duì)涂裝車間進(jìn)行高精度全景掃描，獲取精確尺寸和顏色，為后續(xù)的車間改造提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；
　
2.對(duì)掃描獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接并刪除與生產(chǎn)線無(wú)關(guān)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
　
3.對(duì)掃描生成的3D點(diǎn)云文件重壓縮，重新分割，并轉(zhuǎn)換為 Recap（.rcs/.rcp） 格式與 FARO（.fls/.fws）格式文件，文件需按樓層高度與廠房軸線進(jìn)行分割，并對(duì)每一個(gè)文件給出規(guī)則的文件名稱，原則上要求分割后的點(diǎn)云文件每個(gè)不超過(guò)500M。

4.掃描的精度要求要求移交的點(diǎn)云文件與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物間的誤差精度<5mm

三、工作流程

　　1.點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取

  在開(kāi)始掃描前熟悉工廠環(huán)境，進(jìn)行掃描站點(diǎn)規(guī)劃：設(shè)備及遮擋物比較少的區(qū)域安排掃描站點(diǎn)較少；設(shè)備復(fù)雜，遮擋物多，工作環(huán)境復(fù)雜區(qū)域，安排掃描站點(diǎn)較多。站點(diǎn)與站點(diǎn)間要布置三個(gè)（或三個(gè)以上）互相通視的白色標(biāo)靶球，以便掃描后各站點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)拼接。
  為了得到完整的車間整體數(shù)據(jù)，利用美國(guó)FARO最新的S系列三維激光掃描儀 FARO Focus S350對(duì)汽車車間進(jìn)行完整的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。

圖2：點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取

2.對(duì)掃描獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接
　
　由于汽車涂裝車間生產(chǎn)線設(shè)備復(fù)雜遮擋物多，所以需要多個(gè)位置進(jìn)行掃描，才能得到汽車涂裝生產(chǎn)線完整的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。在Faro Scene軟件下，將不同測(cè)站的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入，按照目標(biāo)掃描順序進(jìn)行拼接形成完整點(diǎn)云，再分成若干單元，以云際拼接法再次拼接。

 

圖3：點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接

3.降噪數(shù)據(jù)處理及格式轉(zhuǎn)換

    因掃描數(shù)據(jù)往往會(huì)很大，所以在整合了廠區(qū)的所有點(diǎn)云后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，去除重復(fù)點(diǎn)以及噪點(diǎn)，減小數(shù)據(jù)體積量，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。
運(yùn)用Faro Scene軟件對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行距離過(guò)濾，降低噪音，并對(duì)數(shù)據(jù)按照軸網(wǎng)進(jìn)行分塊。分塊完成后導(dǎo)出FLS/FWS文件，利用RECAP軟件打開(kāi)工程文件轉(zhuǎn)換為RCP/RCS格式。

四、總結(jié)

  應(yīng)用三維激光掃描技術(shù),我們能夠快速高效獲得完全真實(shí)的汽車車間的三維數(shù)據(jù)，一方面可將車間的現(xiàn)狀三維信息與改造設(shè)計(jì)的三維模型重合，對(duì)比設(shè)計(jì)模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)整設(shè)備安裝位置與方向，為廠車間規(guī)劃、改造、決策提供可靠的數(shù)據(jù)支持；另一方面根據(jù)精確的三維的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可建立三維模型，為數(shù)字化、智能化工廠提供直觀、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)實(shí)現(xiàn)三維可視化，將三維模型結(jié)合信息管理平臺(tái)可建立一套完整的基于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀的、直觀的、地理位置準(zhǔn)確的、基于數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)可快速響應(yīng)的三維信息系統(tǒng)，供三維瀏覽、聯(lián)網(wǎng)查看、檢索，為廠區(qū)的規(guī)劃和更新提供直觀的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為安全評(píng)估、人員培訓(xùn)、領(lǐng)導(dǎo)層決策、危急事件處理提供現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)資料等。