一、前言

三維激光掃描技術通過三維掃描獲取高精度立體三維點云數(shù)據(jù)，建立所見即所得三維模型，利用三維模型進行數(shù)據(jù)管理后續(xù)科學規(guī)劃應用，三維掃描是當前重要現(xiàn)代測量測繪技術之一，廣泛應用于野外地質測量勘測、橋梁結構測量、工廠改造數(shù)字化管理、智能制造、古建筑高精度模擬存儲、公共安全等領域。

二、項目背景

隨著汽車市場銷售量的不斷增加，某汽車生產基地廠區(qū)在增加原有量的基礎上，實現(xiàn)對廠區(qū)車間進行改造，以適應新的生產發(fā)展趨勢，滿足新需求

三、項目要求

　　1.對焊裝車間進行掃描，獲取車間現(xiàn)狀點云，為后續(xù)的車間改造提供數(shù)據(jù)基礎；

　　2.對掃描獲得的數(shù)據(jù)進行拼接并刪除與生產線無關的點云數(shù)據(jù)；

　　3.將焊裝車間點云數(shù)據(jù)轉換到大地坐標系，輸出點云；

　　4.將設計的三維模型和點云三維模型導入到SIEMENS公司的Process系列軟件進行對比和對車間進行虛擬改建。

四、工作流程

　　4.1.點云數(shù)據(jù)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(jù)的數(shù)據(jù)拼接。

　4.2.對掃描獲得的數(shù)據(jù)進行拼接

由于汽車焊裝生產線設備復雜遮擋物多，所以需要多個位置進行掃描，才能得到汽車焊裝生產線完整的點云數(shù)據(jù)。對各個掃描站點數(shù)據(jù)點云進行拼接才能實現(xiàn)不同坐標系點云數(shù)據(jù)整合到同一坐標系下。在RealWorks軟件下，將不同測站的點云數(shù)據(jù)導入，通過相鄰站點重疊點云比對，軟件自動進行點云數(shù)據(jù)拼接，完成不同坐標系點云數(shù)據(jù)整合到同一坐標系。

圖1  NF車型主線拼接點云

　　4.3.刪除車間地面點云以及噪點

　　汽車焊裝生產線設備較多，掃描點云數(shù)量龐大，含有大量的多余信息。通過對點的數(shù)據(jù)整理，消除噪點并刪除與生產線無關的點云。

4.4為點云模型建立大地坐標系，輸出點云

　　由于掃描出來的點云是測站坐標系，拼接完成之后的數(shù)據(jù)仍然是以某一站為基準的測站坐標系。所以，需要將坐標系轉換到焊裝車間的真實坐標。根據(jù)客戶提供的軸網(wǎng)設計圖紙，可以量測出每個柱子角點的坐標值，需要將這些坐標值賦予到點云中相應的位置去。首先，利用TRW軟件中“目標分析器”功能下的“點目標（拐角）”工具，可以快速的提取點云中柱子的拐點，對于一次坐標轉換，需要用到三個點。然后，利用配準下的“地理坐標轉換”工具，為上步選取的目標賦予真實的坐標。最后導出點云。

4.5按點云現(xiàn)狀模型對設計設計模型進行調整、構建布局

　　先按照汽車焊裝生產線設計平面圖，對已有的三維CAD數(shù)據(jù)在SIEMENS公司Process Designer軟件中進行布局，再將整合完成的點云數(shù)據(jù)導入SIEMENS公司的Process Simulate軟件。由于產線設備存在安裝誤差和生產過程的位置誤差，在Process Simulate軟件中有許多設備位置與點云數(shù)據(jù)不一致。對與點云位置不一致的設備進行旋轉、移動，使設備三維特征與設備點云特征重疊設備完成位置校準。車間會增加一些新設備，導入相關設備的設計模型，在軟件中進行虛擬安裝。

五、總結

本次通過三維掃描技術對汽車焊裝生產線改造項目，成功解決了工廠的產品、設備、水電氣管及建筑結構構件完整性和準確性的問題。運用三維激光掃描技術在汽車制造領域可以用較短的時間、較少的費用構建三維工廠布局，有效對工廠、設備進行可視化管理，并且確保實際工廠的變更事項持續(xù)反映到原先構建的三維數(shù)字化工廠中。

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