徠卡MS60測量機器人在橋梁BIM施工中的應用

胡佳寧

(徠卡測量系統貿易(北京)有限公司，北京 100020)

徠卡測量新技術應用專欄

徠卡MS60測量機器人在橋梁BIM施工中的應用

胡佳寧

(徠卡測量系統貿易(北京)有限公司，北京 100020)

近年來，BIM技術不但在傳統建筑行業應用廣泛，在其他行業內，施工單位也越來越重視BIM技術在項目中的應用和自身BIM團隊的建設；而且在政府的一系列支持政策的驅動下，BIM正以積極的態勢加速推進。MS60是徠卡測量系統在BIM大環境下應運而生的一款智能型全站掃描測量機器人，能夠實現模型數據與施工現場間的無縫銜接，并且對施工完成的現場模型進行精細掃描，與設計模型數據進行比對。本文結合實際案例，介紹了該建筑機器人在橋梁BIM中的實際應用。

BIM技術；MS60；測量機器人

BIM技術作為建筑業信息革命的核心，是繼CAD之后的又一場技術革命。BIM技術具有可視化程度高、可模擬和優化特性、數據信息高度整合、協同性好等特點，它加快了建筑業信息化進程，為大型工程項目各參建單位人員解決復雜工程設計與使用協同管理問題提供了便利，起到了指導施工、縮短工期、節約成本等作用，并且在建筑工程領域得到了廣泛應用。

橋梁作為交通工程的節點，在整個項目中占據著重要的地位，可見在橋梁工程中使用BIM技術是非常必要的。現代橋梁朝著大跨度、高強度、輕質量、多功能發展。大型橋梁結構上異性構件多，構造復雜和施工工藝更加復雜，施工難度更大，并且參與方和施工人員眾多，導致設計、建造、項目管理也隨之變得更加復雜，因此發掘BIM技術在大型橋梁工程項目中的應用是非常必要的。

BIM的應用是覆蓋建筑物的整個生命周期的，但目前國內對BIM的應用大多仍停留在三維設計階段，主要用做工程審查的可視化展示和設計數據的碰撞檢測等。在工程施工上的應用是國內BIM的薄弱環節，癥結點在于如何將三維模型數據與施工現場結合起來，而徠卡MS60測量機器人則是為此量身定制的，可以將模型數據與施工現場間無縫銜接，并且對施工完成的現場模型進行精細掃描，與設計模型數據進行比對。

1 應用流程

首先，內業時將模型導入3D睿測測量程序中；然后利用手簿遠距離操縱測量機器人進行外業現場測量、放樣或檢校操作，現場作業數據均保存在手簿SD卡中；完成施工作業后，可以對施工實體進行掃描操作，將獲取的點云數據進行建模后與原設計模型進行對比分析；最后輸出現場作業的詳細報告。具體流程如圖1所示。

圖1 應用流程

2 實際應用案例

具體案例為MS60測量機器人在大型跨鐵路橋梁工程施工中的應用。

第一步為利用MS60對某大型跨鐵路橋的水泥承臺及墩身進行放樣，具體如下：

(1) 將BIM模型數據轉換為DXF格式，方便后續導入到配套的CS20手簿中作為BIM放樣中的三維工作底圖。

(2) 將轉換后的DXF數據導入CAD中，在承臺和墩身的待放樣點處添加放樣點位，作為實地BIM放樣的放樣點。如果應用BIM設計軟件為Revit，可以通過Leica Building Link插件，在Revit中批量創建承臺和墩身的放樣點位并輸出。

(3) 將放樣點數據和DXF模型導入CS20手簿中，在合適位置架設MS60，采用后方交會的方式設站、定向后通過CS20手簿，操控MS60進行圖形化的放樣作業。操作人員僅需要拿著裝有360°棱鏡與CS20手簿的棱鏡桿即可完成作業(如圖2所示)。

圖2 放樣界面

手簿中可以實現三維瀏覽，顯示設站點、目標點在模型的具體位置，照準部可通過手簿操縱自動轉向待放樣目標位置，使放樣工作清晰直觀。通過三維動態圖形、箭頭指示及實施數據等方式指引施工人員快速尋找待放樣點，單人即可完成放樣作業，工作效率大大提升，精度更加有保障。

第二步為利用MS60對施工完成的墩身實體進行掃描，對建立模型與原設計模型進行對比分析。

(1) 使用現場控制點，采取后方交會的方式在合適位置架設MS60，分站對目標物進行掃描工作。各站掃描數據可以通過統一坐標系自動拼接在一起。

(2) 按項目需要設置掃描工程的點云密度，可根據設備預估時間調整之前設置的掃描點間隔，完成設置后自動化進行掃描工作。

(3) 將得到的點云數據在后處理軟件中建立相應模型，與原始設計模型進行對比，通過色譜圖的方式直觀反映出掃描模型各部位與設計模型的誤差，顏色和數值區間可以根據用戶需求自行更改，并通過點選標簽的形式將變化點位的X、Y、Z變化量和總體變化量數值體現出來(如圖3所示)。

圖3 對比分析

3 技術總結

徠卡測量系統推出的新一代全站掃描儀MS60可與建筑施工中常用的多種BIM軟件相結合，進行模型施工放樣和實體掃描對比分析等工作，很好地彌補了施工中BIM應用的薄弱環節。MS60優點如下：

(1) 可在大屏幕手簿中瀏覽三維建筑模型，復雜的異性結構也變得清晰易懂，實現了BIM模型服務現場施工、指導現場施工等預期效果。將BIM模型中的數據直接轉化為現場的精準點位，減少測量人員找棱鏡的時間，測量人員可以實時地查看全站儀所照準的目標，一天可以完成更多的測量工作，節省了外業工作時間。

(2) 配備長距離藍牙模塊，可以在1 km范圍內遠距離操縱全站儀進行放樣工作，實現單人施工作業，體現了其快速、精準、智能、操作簡便、勞動力需求少的優勢。

(3) 作為自主學習型全站儀，徠卡MS60提供的智能學習型功能可以自主學習和識別外界的反射條件，不受汽車牌照、路標及反光背心等反光比較強的物體影響，智能識別晴天、雨天及不同的能見度，自主學習目標棱鏡的距離狀態，充分確保目標不會丟失。

(4) MS60的工作環境可在-20℃～50℃中，符合各地苛刻的施工環境，全年不間斷進行施工作業。