工信部《“十四五”智能制造發展規劃》中提出，到2025年，規模以上制造業企業基本普及數字化，初步實現智能轉型。作為智能制造的關鍵技術，數字孿生以數字(zi)化(hua)的(de)形式對現(xian)實(shi)實(shi)體和系(xi)統進行實(shi)時(shi)的(de)虛(xu)擬(ni)仿真(zhen)，為智慧(hui)工廠實(shi)現(xian)更加精準、高(gao)效(xiao)的(de)生(sheng)產(chan)、降本增效(xiao)起到了賦能(neng)作用(yong)。
本文介紹了使(shi)用徠卡RTC360解決(jue)方案，對某汽車(che)工廠進行整體掃(sao)描，獲得點云數據(ju)，并構建(jian)(jian)模型，進而實現仿真系統(tong)的創(chuang)建(jian)(jian)。
1、工廠掃描
在進(jin)行(xing)工廠掃(sao)(sao)描(miao)(miao)時，首(shou)先要進(jin)行(xing)場景(jing)分析，了(le)解架站(zhan)位置與掃(sao)(sao)描(miao)(miao)順序，才(cai)能更高(gao)效、更完整(zheng)地進(jin)行(xing)場景(jing)掃(sao)(sao)描(miao)(miao)作業(ye)。此次掃(sao)(sao)描(miao)(miao)主線區(qu)域(yu)（長100m、寬17m），包(bao)含52臺機器人(ren)。在如此復雜的(de)環(huan)境中，使用徠卡RTC360作業(ye)，5小時采集(ji)113站(zhan)數據(ju)，完整(zheng)覆蓋了(le)主線區(qu)域(yu)的(de)每(mei)個角落，實現點云掃(sao)(sao)描(miao)(miao)獲取(qu)的(de)第一步。
圖1 徠卡(ka)RTC360掃(sao)描工廠車間
2、點云處理
掃描結束，將點云(yun)導(dao)入徠(lai)卡Cyclone Register 360軟件中，進行自動拼接(jie)。113站(zhan)數據(ju)的拼接(jie)工作(zuo)僅用30分鐘(zhong)。由于采用了高(gao)精度、高(gao)密度的作(zuo)業(ye)模式，113站(zhan)點云(yun)包(bao)含了42億點的海量(liang)(liang)數據(ju)，如此龐大(da)數據(ju)量(liang)(liang)不(bu)經過處(chu)理，很難進入第三方仿真軟件中，然而徠(lai)卡Cyclone軟件可以(yi)輕松(song)地對海量(liang)(liang)點云(yun)進行分類(lei)、去噪、裁切(qie)等操作(zuo)。
通過去噪、統(tong)一、分(fen)割等(deng)多種(zhong)操作，最終將主線100m長的(de)區域，按照工作臺劃(hua)分(fen)為五(wu)個分(fen)塊，并將點(dian)間(jian)距控制(zhi)在2mm，優(you)于客戶所要求(qiu)的(de)5mm點(dian)間(jian)距。
圖2 點云數據
3、提取基準面
原始(shi)的(de)點云數(shu)據(ju)在仿真(zhen)軟(ruan)(ruan)件(jian)中(zhong)(zhong)無法實現精準(zhun)捕(bu)捉，對特定位置的(de)獲(huo)取有一(yi)定難(nan)度(du)。為(wei)了解決(jue)這種困(kun)難(nan)，需要在徠(lai)卡(ka)Cyclone中(zhong)(zhong)完成特定基(ji)準(zhun)面的(de)擬(ni)合。將擬(ni)合好的(de)數(shu)據(ju)再導入仿真(zhen)軟(ruan)(ruan)件(jian)中(zhong)(zhong)，可以很(hen)方便的(de)實現精準(zhun)定位。
１）機(ji)器(qi)人底(di)座圓(yuan)柱的提取
將機器人底座的圓柱在徠卡Cyclone中(zhong)進行分離(li)，分離(li)出來之(zhi)后可以(yi)完成更(geng)好的擬合。
圖3 徠卡(ka)Cyclone可一(yi)鍵(jian)精(jing)準擬合(he)底座(zuo)圓柱
２）base面的提取
同(tong)圓柱的提(ti)取(qu)類似，首(shou)先(xian)將需(xu)要擬合base面的部分復制出來(lai)，刪掉不需(xu)要的雜點(dian)(dian)，然后框選base面點(dian)(dian)，選擇擬合平面即可(ke)。
圖4 模型和基準面
總結
此次使用徠卡(ka)RTC360解決(jue)方(fang)案，在短時(shi)間(jian)內(nei)完(wan)成數據(ju)采集任務，完(wan)成工(gong)廠數字化仿真的(de)第一步操(cao)作。獲取的(de)點云數據(ju)在仿真平臺中與模型(xing)實現完(wan)美(mei)統一，點云精度優于2mm，為(wei)用戶的(de)工(gong)廠車間(jian)模擬、仿真操(cao)作奠(dian)定了(le)基礎。
在整個(ge)項目實(shi)施中，徠卡RTC360表現(xian)了智能、高(gao)效、高(gao)精度的優秀品質。可總(zong)結為以下幾點：
徠卡(ka)RTC360操作簡(jian)單(dan)，即(ji)使(shi)從未(wei)使(shi)用過三維激光掃描儀的人，也能(neng)夠在短時間內學(xue)習(xi)并掌(zhang)握設備(bei)操作技(ji)巧，快(kuai)速(su)投入到(dao)生產實踐中。
徠卡(ka)RTC360作(zuo)業效(xiao)率高，單站僅需2分鐘，一(yi)天(tian)可以掃(sao)描200站以上的數據，大(da)大(da)減少(shao)了車間(jian)停運時(shi)間(jian)，減少(shao)成本(ben)損(sun)失。
徠卡Cyclone高效的(de)點(dian)云自動(dong)拼接技術，當天掃描即可出(chu)成(cheng)果(guo)，及時了解(jie)掃描進程，防止漏掃、及時補掃，最高效率的(de)完成(cheng)整個車間的(de)完整點(dian)云獲取。
高精(jing)度的(de)(de)(de)點云(yun)數(shu)據(ju)是(shi)徠卡RTC360的(de)(de)(de)獨特優勢，整(zheng)體精(jing)度能(neng)夠控制在2mm以(yi)內，以(yi)最佳的(de)(de)(de)點云(yun)精(jing)度助力(li)工(gong)廠(chang)數(shu)字(zi)化仿真系(xi)統的(de)(de)(de)構(gou)建(jian)，進而為數(shu)字(zi)孿生的(de)(de)(de)實(shi)踐應用賦能(neng)。
