三維數字化掃描案例

在當今激烈的市場競爭中，制造企業已經意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質量等壓力。在設計部門，BIM系統的應用獲得了成功。同樣，在生產部門，ERP等相關信息系統也獲得了巨大的成功，但在解決“如何制造→工藝設計”這一關鍵環節上，大部門國內企業還沒有實現有效的計算機輔助管理機制，“數字化工廠”技術則是企業迎接21世紀挑戰的有效手段。

工廠管道的結構往往錯綜復雜，傳統的圖紙無法有效準確的表達出空間關系，對于改建、設計、檢測等有很大程度的限制。工廠的復雜結構導致數字模型的準確建立十分困難。如何準確高效的將工廠數字化模型建立起來，是數字化工廠系統的基礎。三維激光掃描儀，為建立工廠數字化模型提供了更加高效、準確的途徑和方法。EdgeWise自動建模軟件則為數字化模型的建立節省了大量的時間。

項目介紹

某電廠是某市重要的電源熱源支撐點，能滿足某市10%的供電、50%的供汽和40%的集中供熱，替代了近200臺排放嚴重超標的小鍋爐，不僅每年可節煤20萬噸以上，而且大大提高了某市的大氣質量。該廠引進了供熱發電機組，采用液態排渣、飛灰復燃等技術，除塵效率99%以上的靜電除塵器，使煙塵和二氧化硫排放濃度均滿足現行標準。

本項目即為對二期6#燃氣發電機組進行三維數字化掃描、使用Edgewise軟件進行管道自動建模。

意義與價值

本項目應用大空間地面三維掃描技術，對6#燃氣發電機組進行全方位地三維數字化掃描。本次掃描工作分為三個階段：數據采集、數據拼接和輸出、管道建模。通過三個階段的工作記錄下三維影像，并以三維數字模型的形式還原體現，建立BIM模型，為數字化工廠的構建提供模型基礎。

數字化工廠的應用可以改善傳統的工作方式，建立起工廠資產管理新觀念，改善涵蓋安全、合規、操作和維護等多方面，可以應用于應急反應、安全演練、合規檢查、捕獲知識、維護工單、清晰交流、管道容器完整性檢查、虛擬培訓、安全隱患分析模擬、三維可視化信息門戶等。

數據采集階段

使用設備：FARO Focus3D X330掃描儀、專業單反相機

操作過程：使用掃描儀設備對6#燃氣發電機組進行整體定點掃描，以期達到掃描影像效果的細致性和整體完整性。并結合專業數字相機，對6#燃氣發電機組的現場環境進行多角度全記錄，以期達到最后呈現的三維數字立體模型的真實還原。

                                               掃描現場圖

 數據拼接和輸出階段

外業掃描結束之后，需要對采集的三維數據進行拼接。

使用軟件：FARO Scene 5.3

操作過程：利用標靶紙及標靶球進行精確拼接，形成整體的三維點云數據，為之后的模型提取階段提供高質量的點云數據。

                               Scene軟件中數據拼接過程及三維點云

管道建模階段

數字化工廠BIM系統中最重要的就是模型的屬性化，本次項目應用自動建模軟件提取管道BIM模型。

使用軟件：EdgeWise Plant

操作過程：使用管道自動提取功能提取90%以上的管道，刪除錯誤的管道、手動提取遺漏的管道，然后一鍵自動連接管道，應用管道標準后將模型導入Revit，與傳統方式相比節省了70%以上的建模時間。

                               項目整體點云（400站掃描數據同時加載）

                                                     內部點云效果

                                             EdgeWise自動提取的管道

                                                一鍵自動連接管道

                                    將提取的模型導入Revit

                                          在Revit中保留了完整的管道屬性