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(shu)字(zi)化的形式對現(xian)實(shi)實(shi)體(ti)和系統進行實(shi)時的虛擬仿真，為智慧工廠實(shi)現(xian)更加(jia)精(jing)準、高效(xiao)的生產、降本增(zeng)效(xiao)起到了賦能作用。
本(ben)文介紹(shao)了使用徠卡(ka)RTC360解決方案(an)，對某汽車工廠進(jin)行整(zheng)體掃描，獲得(de)點(dian)云數據，并構建模型，進(jin)而實現仿真系統(tong)的(de)創建。
1、工廠掃描
在進(jin)行(xing)工廠(chang)掃(sao)描時(shi)，首先要進(jin)行(xing)場(chang)(chang)景分析，了(le)解架站位置(zhi)與掃(sao)描順序(xu)，才能更(geng)高效、更(geng)完整(zheng)地進(jin)行(xing)場(chang)(chang)景掃(sao)描作業。此(ci)次(ci)掃(sao)描主線(xian)(xian)區(qu)域（長100m、寬17m），包含52臺(tai)機器人。在如(ru)此(ci)復雜的(de)環境(jing)中，使用(yong)徠卡RTC360作業，5小(xiao)時(shi)采集113站數據，完整(zheng)覆蓋了(le)主線(xian)(xian)區(qu)域的(de)每(mei)個(ge)角(jiao)落，實現點云(yun)掃(sao)描獲(huo)取的(de)第一(yi)步。
圖1 徠卡RTC360掃描工廠車間
2、點云處理
掃描結束，將點云導入徠(lai)卡Cyclone Register 360軟(ruan)件中(zhong)，進行自動(dong)拼(pin)接。113站數(shu)據(ju)的拼(pin)接工作(zuo)僅用30分(fen)鐘。由于采用了高精度、高密度的作(zuo)業模式，113站點云包含了42億點的海量數(shu)據(ju)，如此龐(pang)大數(shu)據(ju)量不經過(guo)處理，很(hen)難進入第三方(fang)仿真(zhen)軟(ruan)件中(zhong)，然(ran)而徠(lai)卡Cyclone軟(ruan)件可以輕松地對(dui)海量點云進行分(fen)類(lei)、去噪、裁切等(deng)操作(zuo)。
通過去(qu)噪、統一、分割(ge)等多種操作，最終將主(zhu)線100m長的區域，按照(zhao)工(gong)作臺劃分為五個(ge)分塊(kuai)，并將點(dian)間距控制在2mm，優于客(ke)戶所要求(qiu)的5mm點(dian)間距。
圖2 點云數據
3、提取基準面
原始的(de)點(dian)云數據(ju)在(zai)仿(fang)真軟(ruan)件(jian)(jian)中(zhong)無法實(shi)現精(jing)準(zhun)捕捉(zhuo)，對特定(ding)位置(zhi)的(de)獲取有一定(ding)難度。為了解決(jue)這種困難，需要(yao)在(zai)徠卡Cyclone中(zhong)完成特定(ding)基準(zhun)面(mian)的(de)擬合(he)。將擬合(he)好的(de)數據(ju)再導入仿(fang)真軟(ruan)件(jian)(jian)中(zhong)，可以很(hen)方便的(de)實(shi)現精(jing)準(zhun)定(ding)位。
１）機器人(ren)底(di)座(zuo)圓柱的提取
將(jiang)機器人底座的(de)圓柱在徠卡Cyclone中進(jin)行分離(li)，分離(li)出來之(zhi)后可以完成更好(hao)的(de)擬合。
圖3 徠卡Cyclone可(ke)一鍵(jian)精準擬合(he)底(di)座圓柱
２）base面(mian)的提(ti)取
同圓柱的(de)提取(qu)類似，首(shou)先將需(xu)要(yao)擬(ni)合base面的(de)部分(fen)復制出來，刪(shan)掉不需(xu)要(yao)的(de)雜點，然后框選base面點，選擇擬(ni)合平面即(ji)可。
圖4 模型和基準面
總結
此次使用徠卡RTC360解決方案，在(zai)短時間(jian)內完(wan)成數(shu)據采集任務(wu)，完(wan)成工(gong)廠數(shu)字化仿真(zhen)的(de)第(di)一步操(cao)作。獲取(qu)的(de)點云數(shu)據在(zai)仿真(zhen)平臺中與模型實現完(wan)美統一，點云精(jing)度優(you)于(yu)2mm，為(wei)用戶的(de)工(gong)廠車(che)間(jian)模擬、仿真(zhen)操(cao)作奠定了基礎。
在整個項目實施(shi)中，徠(lai)卡RTC360表現了智能、高(gao)效、高(gao)精(jing)度的(de)優秀品質。可總(zong)結為(wei)以下幾點：
徠卡RTC360操作簡單，即使從未使用過三維激光掃描儀的人，也能夠(gou)在短(duan)時間(jian)內學習并掌(zhang)握(wo)設備操作技巧，快速投入到生產實踐中。
徠卡(ka)RTC360作業效率高，單站(zhan)僅需2分(fen)鐘，一天可以掃描(miao)200站(zhan)以上(shang)的數據，大(da)大(da)減少了車間(jian)停運時間(jian)，減少成本損(sun)失。
徠卡(ka)Cyclone高效的(de)點云(yun)自動拼接技術，當天(tian)掃描即可出成果，及時了解(jie)掃描進程，防止漏掃、及時補掃，最(zui)高效率的(de)完(wan)成整個車間(jian)的(de)完(wan)整點云(yun)獲取。
高精度的(de)點云數(shu)據是(shi)徠卡RTC360的(de)獨(du)特優勢，整體精度能(neng)夠控制在2mm以內(nei)，以最佳的(de)點云精度助力工(gong)廠數(shu)字化仿真(zhen)系統的(de)構(gou)建，進(jin)而(er)為數(shu)字孿生的(de)實(shi)踐應用賦能(neng)。
