以某汽車廠涂裝車間改造項目為例

一、項目背景

  當前我國產業(yè)升級換代加快,國內化工廠及企業(yè)需要對廠房進行改造擴建，需要拆除、更換、新增大量的設備和管線。而改擴建設計質量的關鍵取決于對現(xiàn)狀的了解程度，現(xiàn)場情況復雜，給設計帶來了很大難度，所以如何獲取到準確的工廠現(xiàn)狀資料就是第一個要解決的問題。

  手工測量是傳統(tǒng)獲取現(xiàn)場資料的最常見并且最經濟的方法，但工廠的改造設計是在不停工的前提下進行的，運行時很多區(qū)域是人員危險區(qū)，不能靠近測量。而且人工測量的誤差也往往難以避免，測量的結果不能滿足設計的基本要求。我們需要將目光轉向更先進和準確的三維激光測量方式。

圖1：工作現(xiàn)場

二、項目要求

1.對涂裝車間進行高精度全景掃描，獲取精確尺寸和顏色，為后續(xù)的車間改造提供數(shù)據基礎；
　
2.對掃描獲得的數(shù)據進行拼接并刪除與生產線無關的點云數(shù)據；
　
3.對掃描生成的3D點云文件重壓縮，重新分割，并轉換為 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行分割，并對每一個文件給出規(guī)則的文件名稱，原則上要求分割后的點云文件每個不超過500M。

4.掃描的精度要求要求移交的點云文件與現(xiàn)場實物間的誤差精度<5mm

三、工作流程

　　1.點云數(shù)據的獲取

  在開始掃描前熟悉工廠環(huán)境，進行掃描站點規(guī)劃：設備及遮擋物比較少的區(qū)域安排掃描站點較少；設備復雜，遮擋物多，工作環(huán)境復雜區(qū)域，安排掃描站點較多。站點與站點間要布置三個（或三個以上）互相通視的白色標靶球，以便掃描后各站點數(shù)據的數(shù)據拼接。
  為了得到完整的車間整體數(shù)據，利用美國FARO最新的S系列三維激光掃描儀 FARO Focus S350對汽車車間進行完整的現(xiàn)場數(shù)據采集。

圖2：點云數(shù)據獲取

2.對掃描獲得的數(shù)據進行拼接
　
　由于汽車涂裝車間生產線設備復雜遮擋物多，所以需要多個位置進行掃描，才能得到汽車涂裝生產線完整的點云數(shù)據。在Faro Scene軟件下，將不同測站的點云數(shù)據導入，按照目標掃描順序進行拼接形成完整點云，再分成若干單元，以云際拼接法再次拼接。

 

圖3：點云數(shù)據拼接

3.降噪數(shù)據處理及格式轉換

    因掃描數(shù)據往往會很大，所以在整合了廠區(qū)的所有點云后，需要對數(shù)據進行優(yōu)化，去除重復點以及噪點，減小數(shù)據體積量，提高數(shù)據質量。
運用Faro Scene軟件對點云進行距離過濾，降低噪音，并對數(shù)據按照軸網進行分塊。分塊完成后導出FLS/FWS文件，利用RECAP軟件打開工程文件轉換為RCP/RCS格式。

四、總結

  應用三維激光掃描技術,我們能夠快速高效獲得完全真實的汽車車間的三維數(shù)據，一方面可將車間的現(xiàn)狀三維信息與改造設計的三維模型重合，對比設計模型與現(xiàn)場實際情況，調整設備安裝位置與方向，為廠車間規(guī)劃、改造、決策提供可靠的數(shù)據支持；另一方面根據精確的三維的點云數(shù)據可建立三維模型，為數(shù)字化、智能化工廠提供直觀、可靠的數(shù)據依據實現(xiàn)三維可視化，將三維模型結合信息管理平臺可建立一套完整的基于現(xiàn)場運營現(xiàn)狀的、直觀的、地理位置準確的、基于數(shù)據庫服務可快速響應的三維信息系統(tǒng)，供三維瀏覽、聯(lián)網查看、檢索，為廠區(qū)的規(guī)劃和更新提供直觀的數(shù)據基礎，為安全評估、人員培訓、領導層決策、危急事件處理提供現(xiàn)場基礎資料等。