淺論測(cè)量機(jī)器人

王揚(yáng) 邢承喜 陳征宇

【摘? 要】目前國(guó)內(nèi)大部分體育場(chǎng)館的為滿(mǎn)足冬奧會(huì)要求，需進(jìn)行升級(jí)改造，而且經(jīng)過(guò)多年運(yùn)營(yíng)，許多場(chǎng)館已經(jīng)進(jìn)行了多次改造，管線錯(cuò)綜復(fù)雜，場(chǎng)館空間經(jīng)過(guò)多次分隔改造，與原施工圖紙不符。場(chǎng)館的運(yùn)營(yíng)性質(zhì)變化大，機(jī)房等部位調(diào)整多，原始條件排查、改造困難。工期緊，對(duì)原有場(chǎng)館墻體及管線摸排困難，在人工及時(shí)間上耗費(fèi)巨大，且準(zhǔn)確性及可信度并不是很高;解決在施工中原建筑體與圖紙不符，管線的碰撞，地面平整度等這些問(wèn)題是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)。采用測(cè)量機(jī)器人--MR技術(shù)，能夠有效解決以上問(wèn)題，滿(mǎn)足改造需求。本文以某項(xiàng)目為例介紹測(cè)量機(jī)器人--MR技術(shù)在既有大型公用設(shè)施改造的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】3D掃描儀;BIM;逆向建模技術(shù);MR設(shè)備

1.工程簡(jiǎn)介及背景：

本項(xiàng)目為大型公用設(shè)施改造工程，場(chǎng)館的運(yùn)營(yíng)性質(zhì)變化大，機(jī)房等部位管線等調(diào)整多，原始條件排查、改造困難。

本項(xiàng)目為2022冬奧會(huì)改造工程，功能為冰球比賽場(chǎng)地及賽時(shí)需求配套的功能房間，功能改變導(dǎo)致許多管線及建筑格局需要更改，工期緊，對(duì)原有場(chǎng)館墻體及管線摸排困難，在人工及時(shí)間上耗費(fèi)巨大，且準(zhǔn)確性及可信度并不是很高;解決在施工中原建筑體與圖紙不符，管線的碰撞，地面平整度等這些問(wèn)題是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)。

2.MR技術(shù)簡(jiǎn)介

目前在國(guó)內(nèi)外MR技術(shù)涉及諸多學(xué)科如幾何計(jì)算、傳感器、圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)學(xué)、模式識(shí)別、人工智能等，在機(jī)器人學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造、逆向工程、機(jī)器視覺(jué)、激光遙感測(cè)量、立體3D影像、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

在科技高速發(fā)展的現(xiàn)在，人們?nèi)匝赜弥О倌陙?lái)的做法，更新的只是工具思路卻沒(méi)變，作為從事建筑行業(yè)的人士有義務(wù)去發(fā)現(xiàn)好的想法來(lái)強(qiáng)化本行業(yè)。有效的提升生產(chǎn)效率，提高裝飾質(zhì)量，縮短工期，降低成本。

MR技術(shù)顛覆傳統(tǒng)工作模式，MR室內(nèi)模型貫穿整個(gè)項(xiàng)目流程，使各項(xiàng)目主體利益最大化。施工圖聯(lián)動(dòng)修改，及時(shí)更新，提高工作效率。項(xiàng)目全程3D可視化設(shè)計(jì)，改變?cè)O(shè)計(jì)思維模式給業(yè)主更直觀效果。

MR技術(shù)實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”，對(duì)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)部分可以清晰、真實(shí)顯現(xiàn)。支持多名設(shè)計(jì)師協(xié)同設(shè)計(jì)。強(qiáng)大的預(yù)算功能，節(jié)約項(xiàng)目成本。

3.掃描儀與BIM技術(shù)結(jié)合對(duì)機(jī)電管線掃描

在3D掃描技術(shù)與BIM技術(shù)結(jié)合的前提下進(jìn)行機(jī)電管線的深化設(shè)計(jì)，并不是以設(shè)計(jì)圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行深化工作，而是以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況為基礎(chǔ)進(jìn)行的深化設(shè)計(jì)。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管線的深化設(shè)計(jì)和碰撞檢查，徹底消除管線的硬碰撞、軟碰撞問(wèn)題，減少在施工階段可能存在的返工的可能性，保證了室內(nèi)管線的間距和吊頂標(biāo)高，還可以利用碰撞優(yōu)化后的三維管線方案，進(jìn)行施工交底、施工模擬，保證施工進(jìn)度。施工完成后掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與BIM模型進(jìn)行對(duì)比，檢查現(xiàn)場(chǎng)與BIM模型的偏差，為業(yè)主運(yùn)維及以后的改造提供真實(shí)可靠的信息和數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場(chǎng)完成機(jī)電改造施工后，利用3D掃描技術(shù)進(jìn)行施工驗(yàn)收，完成無(wú)接觸式的實(shí)測(cè)實(shí)量。對(duì)管道安裝的水平度、垂直度及坡度都可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行詳盡的復(fù)查，確保符合設(shè)計(jì)與規(guī)范的要求。

同時(shí)，可以將施工完成后掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)與BIM模型進(jìn)行對(duì)比，檢查現(xiàn)場(chǎng)與BIM模型的偏差。按照點(diǎn)云數(shù)據(jù)的位置，進(jìn)一步調(diào)整BIM模型，獲得與建筑物一致的竣工BIM模型。最后將BIM模型，點(diǎn)云數(shù)據(jù)，及全景照片一同存檔，為業(yè)主運(yùn)營(yíng)再次改造提供真實(shí)可靠的信息與數(shù)據(jù)。

4.掃描逆向建模技術(shù)與MR設(shè)備在改造工程的應(yīng)用

MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠?qū)⑻摂M的BIM模型及軟件生成的施工工藝模擬與真實(shí)世界的建筑實(shí)體模型相疊加。因拆除施工作業(yè)的特殊性，結(jié)合MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行操作交底，著重闡述機(jī)電管線拆除工藝以及拆除工序的交接、安全施工交底。操作人員直接通過(guò)該技術(shù)直觀明確施工工藝、方法、安全控制點(diǎn)等并將現(xiàn)場(chǎng)施工情況實(shí)時(shí)回傳至BIM管理平臺(tái)進(jìn)行信息維護(hù)，MR混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)交底簡(jiǎn)單、明確、直接、有效的指導(dǎo)施工。

5.使用現(xiàn)場(chǎng)掃描數(shù)據(jù)做二維剖面圖與設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對(duì)比

使用三位掃描儀，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況布置，獲取室內(nèi)三維空間所有信息，將現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)搬到電腦中進(jìn)行處理，將室內(nèi)人員走動(dòng)、亂堆雜物等多余噪點(diǎn)全部清除，保證數(shù)據(jù)的完整真實(shí)性，以確保提取最真實(shí)完整的成果，根據(jù)需要自己設(shè)置平面（或者使用建筑施工時(shí)的1米線）進(jìn)行剖面切割，自動(dòng)繪制二維剖面圖，修改繪制后的二維剖面圖，可使用此圖與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行套合對(duì)比。

6.總結(jié)及分析

BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的不斷深化應(yīng)用，更高的施工質(zhì)量、更短的工期需求以及沿著科技化、智能化施工方向深化拓展，成為各建筑企業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。而3D掃描儀和BIM體系結(jié)合而成的建筑解決方案無(wú)疑給BIM技術(shù)注入了新的力量，將虛擬和現(xiàn)實(shí)打通，完整的記錄下施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜情況，成為連接BIM模型和施工現(xiàn)場(chǎng)的有效紐帶。該技術(shù)在既有建筑改造施工中極具推廣價(jià)值。解決在施工中原建筑體與圖紙不符，管線的碰撞，地面平整度等這些問(wèn)題是本項(xiàng)目的重難點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：王揚(yáng)（1993.9-），男，黑龍江齊齊哈爾市，助理工程師，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人，學(xué)士，研究方向?yàn)榻ㄖ┕ぜ夹g(shù)。