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三維激光掃描在工廠建模中的應用 |
“工業4.0”的概念最早在2013年漢諾威工業博覽會上出現，“工業4.0”是指利用物聯信息系統將生產中的供應，制造，銷售信息數據化、智慧化，其核心目的是為了提高工業競爭力，利用信息化技術促進產業變革。隨后，“中國制造2025”也相繼問世。
數字化工廠作為“工業4.0”的重要組成部分，眾多企業正在建立自己的“數字工廠”。主流市場觀點認為，數字化工廠主要涉及產品設計、生產規劃與生產執行三大環節，數字化建模、虛擬仿真、虛擬現實/加強現實（VR/AR）等技術包含在其中。其中，三維建模是基礎。
工廠建筑通常較為復雜，廠房內部安裝有大量設備，如何快速準確獲取工廠車間及其機床設備相對位置及模型，一直是實現數字化工廠的難點。而三維激光掃描成為解決這一難點的有效方式。本文結合項目流程就三維激光掃描在工廠建模中的應用做相關描述。
三維激光掃描技術通過激光測量獲取物體的三維表面信息，將工廠空間內所有激光可視信息1：1地“搬”入計算機。三維激光掃描技術具有采集速度快，非接觸，長距離，高精度，安全性高和自動化等特性。
三維激光掃描在數字化工廠項目中的常規工作流程如下：
三維激光掃描常規工作流程
1.現場勘查：根據工廠環境繪制現場草圖，討論掃描細節等。
2.儀器選擇：依據具體需求，結合儀器的標稱精度，選擇合適的掃描儀器及配套設備（如相機、全站儀等）。目前，市場上三維激光掃描設備廠商有FARO（法如）和Trimble（天寶） 等。
3.方案制定：根據勘查結果及所選設備制定方案，方案得到客戶認可后進行下一步操作。
4.數據采集：設置最佳設備參數，按計劃路線掃描；控制現場，最大程度減少外界因素對掃描的干擾。
5.數據拼接與優化：將單站數據拼接成整體，并進行去噪、點云重采樣等優化處理。
6.成果提交：根據要求制作并提交項目成果。
采用三維激光掃描技術進行測繪，可以節約大量的現場工作時間，在即保證了測繪安全，又不耽誤工廠生產的同時，三維激光掃描采集的數據完全滿足工廠建模的要求。
以下為數字化工廠項目點云數據或三維模型截圖(（圖片來自項目或網絡，如侵犯權利，請聯系刪除）
▲某工廠局部點云數據
▲某工廠廠房三維點云數據
▲工廠管線建模
結語
三維激光掃描絕對不只是輔助建模，通過掃描得到的三維點云模型在工廠平面圖繪制、工廠維護或改造、設備位置校準、廠區沉降檢測及新增管線設備位置干擾性分析等方面也被廣泛應用。