工信部《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中提出，到2025年，規(guī)模以上制造業(yè)企業(yè)基本普及數(shù)字化，初步實現(xiàn)智能轉(zhuǎn)型。作為智能制造的關(guān)鍵技術(shù)，數(shù)字孿生以數(shù)字化的形式對現(xiàn)實實體和系統(tǒng)進行實時的虛擬仿真，為智慧工廠實現(xiàn)更加精準(zhǔn)、高效的生產(chǎn)、降本增效起到了賦能作用。
本文介紹了使用徠卡RTC360解決方案，對某汽車工廠進行整體掃描，獲得點云數(shù)據(jù)，并構(gòu)建模型，進而實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的創(chuàng)建。
1、工廠掃描
在進行工廠掃描時，首先要進行場景分析，了解架站位置與掃描順序，才能更高效、更完整地進行場景掃描作業(yè)。此次掃描主線區(qū)域（長100m、寬17m），包含52臺機器人。在如此復(fù)雜的環(huán)境中，使用徠卡RTC360作業(yè)，5小時采集113站數(shù)據(jù)，完整覆蓋了主線區(qū)域的每個角落，實現(xiàn)點云掃描獲取的第一步。
圖1 徠卡RTC360掃描工廠車間
2、點云處理
掃描結(jié)束，將點云導(dǎo)入徠卡Cyclone Register 360軟件中，進行自動拼接。113站數(shù)據(jù)的拼接工作僅用30分鐘。由于采用了高精度、高密度的作業(yè)模式，113站點云包含了42億點的海量數(shù)據(jù)，如此龐大數(shù)據(jù)量不經(jīng)過處理，很難進入第三方仿真軟件中，然而徠卡Cyclone軟件可以輕松地對海量點云進行分類、去噪、裁切等操作。
通過去噪、統(tǒng)一、分割等多種操作，最終將主線100m長的區(qū)域，按照工作臺劃分為五個分塊，并將點間距控制在2mm，優(yōu)于客戶所要求的5mm點間距。
圖2 點云數(shù)據(jù)
3、提取基準(zhǔn)面
原始的點云數(shù)據(jù)在仿真軟件中無法實現(xiàn)精準(zhǔn)捕捉，對特定位置的獲取有一定難度。為了解決這種困難，需要在徠卡Cyclone中完成特定基準(zhǔn)面的擬合。將擬合好的數(shù)據(jù)再導(dǎo)入仿真軟件中，可以很方便的實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。
１）機器人底座圓柱的提取
將機器人底座的圓柱在徠卡Cyclone中進行分離，分離出來之后可以完成更好的擬合。
圖3 徠卡Cyclone可一鍵精準(zhǔn)擬合底座圓柱
２）base面的提取
同圓柱的提取類似，首先將需要擬合base面的部分復(fù)制出來，刪掉不需要的雜點，然后框選base面點，選擇擬合平面即可。
圖4 模型和基準(zhǔn)面
總結(jié)
此次使用徠卡RTC360解決方案，在短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，完成工廠數(shù)字化仿真的第一步操作。獲取的點云數(shù)據(jù)在仿真平臺中與模型實現(xiàn)完美統(tǒng)一，點云精度優(yōu)于2mm，為用戶的工廠車間模擬、仿真操作奠定了基礎(chǔ)。
在整個項目實施中，徠卡RTC360表現(xiàn)了智能、高效、高精度的優(yōu)秀品質(zhì)?？煽偨Y(jié)為以下幾點：
徠卡RTC360操作簡單，即使從未使用過三維激光掃描儀的人，也能夠在短時間內(nèi)學(xué)習(xí)并掌握設(shè)備操作技巧，快速投入到生產(chǎn)實踐中。
徠卡RTC360作業(yè)效率高，單站僅需2分鐘，一天可以掃描200站以上的數(shù)據(jù)，大大減少了車間停運時間，減少成本損失。
徠卡Cyclone高效的點云自動拼接技術(shù)，當(dāng)天掃描即可出成果，及時了解掃描進程，防止漏掃、及時補掃，最高效率的完成整個車間的完整點云獲取。
高精度的點云數(shù)據(jù)是徠卡RTC360的獨特優(yōu)勢，整體精度能夠控制在2mm以內(nèi)，以最佳的點云精度助力工廠數(shù)字化仿真系統(tǒng)的構(gòu)建，進而為數(shù)字孿生的實踐應(yīng)用賦能。
