【應用案例】Leica RTC360 3D雷射掃描儀-安裝應用|星將儀器Highrise(Leica測量系統台灣授權代理)

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2020/03

一、應用背景

1、行業需求

生產大型構件的工廠一般在產品出廠前，都需要提前對各分段分層進行組裝測試，確保尺寸符合安裝精度，保證運輸到現場後安裝順利、品質合格。

2、現狀與痛點

如果使用銦鋼尺測距，方法複雜，測量人員勞累不堪，效率低，耗費時間長，而且精度受到測量人員專業程度影響，一旦出現超限需要返工，反而大大增加了成本。

圖1 傳統的手拉鋼尺法

實際中也會採用提前測試安裝的辦法。由於各構件體積大、重量重，基本在不同產線生產，需要吊裝各個構件，再實際安裝在一起。這種安裝測試的方法雖然達到了預計試驗目的，但是需要耗費大量的時間和人力。有沒有一種辦法，既可以全方位獲取尺寸資訊，精確判斷組裝合格與否，又可以無需實際安裝，大量節省時間人工，降低成本呢？

二、應用新方案

首先採用Leica RTC360即時3D雷射掃描儀收集構件的表面以億計的高精度3D坐標點，得到高精度1：1模型，然後在搭配的Leica Cyclone點雲極速處理軟體中對點雲進行拼接等處理，最後，在專業的Cyclone 3DR以軟體中進行虛擬安裝測試，大大縮短安裝測試時間，降低了大量成本。

三、應用案例

1、項目概況

(1) 地點：某大型工廠
(2) 內容：對生產的大型工件，需要將兩個或者多個工件進行預安裝
(3) 要求：

外業點雲掃描及數據處理
比較傳統方法和3D雷射掃描法的速度
進行虛擬安裝測試
檢查虛擬安裝尺寸精度

2、作業過程

(1）現有模型數據整理
根據設計、加工，取得拼接安裝的理論3D幾何模型

(2）外業點雲收集
利用掃描儀實測構件外輪廓3D點雲，一般無法一次性掃描全部輪廓，需要多次轉換掃描測站

圖2 3D雷射掃描儀獲取構件表面點雲

Leica RTC360三維激光掃描儀作業實測情況：

掃描過程中無需標靶，RTC360視覺追踪實現自動拼接
架站無需整平，放穩即可測量。
單站作業時間快，中分辨率一站51秒，共掃描8站，用時10分鐘。

(3）點雲拼接
實測數據導入Cyclone Register 360點雲處理軟體進行拼接等預處理，分別形成各實體構件的外輪廓點3D點雲數據。軟體可對多測站掃描獲取的點雲進行自動拼接，並生成可靠精度拼接報告。處理過程直觀簡單，只需10分鐘不到，便可完成8站數據的拼接，拼接誤差不超過1mm。

圖3 Leica Register360軟體自動點雲拼接

(4）點雲分割去噪
刪除無關部分的點雲數據，只保留預安裝的各個構件

圖4 去噪後得到各個構件點雲數據

(5）坐標統一
利用公共點擬合將分段構件的坐標合併轉換為統一的整體坐標

圖5 擬合與坐標變換

(6）模擬安裝成果輸出
點雲模型坐標實現統一，完成模擬拼裝，可以進行尺寸量測，得到各剛性梁構件接口標高、管中心距等偏差結果。

圖6 剛性梁預安裝偏差

如誤差超限，則需繼續調整修正，直到誤差達到安裝精度要求。

3、3D雷射掃描新方案精度驗證

對安裝完成後的整體利用鋼捲尺進行檢核，兩種結果進行對比。誤差完全滿足±5mm的安裝精度要求。通過鋼捲尺以及安裝後設計值進行精度驗證，充分證明了RTC360超高掃描精度。Leica RTC360 3D雷射掃描解決方案在大型工件預安裝中完全滿足精度需求。

圖7 與檢核點對比結果

四、總結

Leica RTC360 3D雷射掃描儀在大型構件預安裝中具有很多優勢，主要體現在：

效率高：掃描效率高，最快26秒即可完成一站掃描；無需運輸吊裝，相比原先需要將各個構件運輸到同一車間實際安裝，採用Leica RTC360 新方案直接在原車間就可以，減少了中間運輸環節；拼接簡單快速，VIS視覺追踪系統為後期數據拼接提供了便利和保障，拼接時間大大降低。相比吊裝法最少需要半天時間才可以完成，採用RTC360只需要不到一小時即可完成整個預安裝過程。
精度高：Leica RTC360 精度可靠，掃描精度達1mm,數據拼接精度可靠，點雲無分層，點雲成果精度高。實例證明Leica RTC360 產品精度符合要求，是可靠的數據獲取手段。
更直觀：三維虛擬安裝技術，通過Cyclone 3DR軟體更加直觀展示了各個構件按照設計要求裝配的效果，所需的關鍵位置尺寸的資訊，清晰準確，為安裝調整提供了精準且直觀的依據。

“現場操作只需1人即可，操作非常簡單方便，而且成果圖文並茂，我們要把這種辦法寫入技改方案！”這句話正是客戶內心想法的真實吐露。

撰稿：HDS渠道沈寧張正

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