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三維激光掃描在工廠建模中的應(yīng)用 |
“工業(yè)4.0”的概念最早在2013年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上出現(xiàn)，“工業(yè)4.0”是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng)，制造，銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化，其核心目的是為了提高工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革。隨后，“中國(guó)制造2025”也相繼問(wèn)世。
數(shù)字化工廠作為“工業(yè)4.0”的重要組成部分，眾多企業(yè)正在建立自己的“數(shù)字工廠”。主流市場(chǎng)觀點(diǎn)認(rèn)為，數(shù)字化工廠主要涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃與生產(chǎn)執(zhí)行三大環(huán)節(jié)，數(shù)字化建模、虛擬仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)/加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等技術(shù)包含在其中。其中，三維建模是基礎(chǔ)。
工廠建筑通常較為復(fù)雜，廠房?jī)?nèi)部安裝有大量設(shè)備，如何快速準(zhǔn)確獲取工廠車間及其機(jī)床設(shè)備相對(duì)位置及模型，一直是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工廠的難點(diǎn)。而三維激光掃描成為解決這一難點(diǎn)的有效方式。本文結(jié)合項(xiàng)目流程就三維激光掃描在工廠建模中的應(yīng)用做相關(guān)描述。
三維激光掃描技術(shù)通過(guò)激光測(cè)量獲取物體的三維表面信息，將工廠空間內(nèi)所有激光可視信息1：1地“搬”入計(jì)算機(jī)。三維激光掃描技術(shù)具有采集速度快，非接觸，長(zhǎng)距離，高精度，安全性高和自動(dòng)化等特性。
三維激光掃描在數(shù)字化工廠項(xiàng)目中的常規(guī)工作流程如下：
三維激光掃描常規(guī)工作流程
1.現(xiàn)場(chǎng)勘查：根據(jù)工廠環(huán)境繪制現(xiàn)場(chǎng)草圖，討論掃描細(xì)節(jié)等。
2.儀器選擇：依據(jù)具體需求，結(jié)合儀器的標(biāo)稱精度，選擇合適的掃描儀器及配套設(shè)備（如相機(jī)、全站儀等）。目前，市場(chǎng)上三維激光掃描設(shè)備廠商有FARO（法如）和Trimble（天寶） 等。
3.方案制定：根據(jù)勘查結(jié)果及所選設(shè)備制定方案，方案得到客戶認(rèn)可后進(jìn)行下一步操作。
4.數(shù)據(jù)采集：設(shè)置最佳設(shè)備參數(shù)，按計(jì)劃路線掃描；控制現(xiàn)場(chǎng)，最大程度減少外界因素對(duì)掃描的干擾。
5.數(shù)據(jù)拼接與優(yōu)化：將單站數(shù)據(jù)拼接成整體，并進(jìn)行去噪、點(diǎn)云重采樣等優(yōu)化處理。
6.成果提交：根據(jù)要求制作并提交項(xiàng)目成果。
采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，可以節(jié)約大量的現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間，在即保證了測(cè)繪安全，又不耽誤工廠生產(chǎn)的同時(shí)，三維激光掃描采集的數(shù)據(jù)完全滿足工廠建模的要求。
以下為數(shù)字化工廠項(xiàng)目點(diǎn)云數(shù)據(jù)或三維模型截圖(（圖片來(lái)自項(xiàng)目或網(wǎng)絡(luò)，如侵犯權(quán)利，請(qǐng)聯(lián)系刪除）
▲某工廠局部點(diǎn)云數(shù)據(jù)
▲某工廠廠房三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)
▲工廠管線建模
結(jié)語(yǔ)
三維激光掃描絕對(duì)不只是輔助建模，通過(guò)掃描得到的三維點(diǎn)云模型在工廠平面圖繪制、工廠維護(hù)或改造、設(shè)備位置校準(zhǔn)、廠區(qū)沉降檢測(cè)及新增管線設(shè)備位置干擾性分析等方面也被廣泛應(yīng)用。
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