点云数据采集在数字孪生工厂三维建模中的应用

杨茂举 武继新 王海龙 贾广成 于思彬 高原

（1.一汽模具制造有限公司，长春 130000；2.一汽-大众汽车有限公司，长春 130013）

1 前言

通过三维激光扫描仪对焊装生产线进行全方位扫描，获取点云技术扫描数据，对数据处理得到车间的点云模型，利用点云模型对生产线设备进行三维数字化工厂搭建，确定机器人和夹具的位置，准确获取现场3D 数据，并将其应用于调整数字化工厂布局，实现了数字工厂与现实工厂数据的一致性，为焊装生产线改造的工艺模拟仿真验证做好前期必要准备工作。

2 点云数据采集

2.1 点云扫描设备

点云扫描设备分为2 种，一种是大型三维移动扫描测量系统（图1），具有扫描范围大、精度高、易操作、可移动、速度快的优点，单副测量范围为0.6～70 m，测量速率高达488000 点/s，距离精度达到3 mm，工作温度范围-20～50 ℃，设备尺寸为230 mm×183 mm×103 mm。

图1 现场数据采集

另一种是便携式扫描测量系统（图2），具有完全移动自由、质量小、自动对齐调整、测量范围扩展、使用方便、界面友好的优点。扫描区域为275 mm×250 mm，测量速率高达488000 点/s，距离精度达到0.03 mm，工作温度范围0～40 ℃，轻便、小巧，质量只有1.38 kg，可装入随身携带的手提箱，既适用于实验室环境，也可携带至车间使用，无需外部定位系统，也无需使用机械臂、三脚架或工装夹具。

图2 携式扫描仪

2.2 点云扫描步骤

点云数据的采集，处理需要经过一系列的操作步骤，具体如下。

2.2.1 现场扫描测绘

对于焊装生产线点云扫描，需要从多个角度进行无死角扫描。设备固定好后，确定好基准点（图3），自动旋转扫描，只需要1 人操作，省时省力。……