BIM機器人放樣在地鐵站后工程施工中的應用

王明理

摘? ? 要：地鐵工程裝飾裝修和設備安裝等站后工程施工過程中，對圖紙的深化設計較為關鍵。如何采用高效、精準的措施來避免管線的差、錯、漏、碰是我們今天闡述的重點。本文主要介紹某地鐵項目采用BIM+機器人放榜來解決站后工程中容易出現管線空間位置交叉導致返工等一系列棘手問題?？焖佟⒕珳?、智能、操作簡便、勞動力需求少的優勢，將BIM模型中的數據直接精準投放到現場。

關鍵詞：BIM機器人;工程施工;快速;精準

1? 引言

與常規地鐵工程裝飾裝修、機電安裝工藝相比，借助CAD圖紙使用卷尺等工具人工現場放樣的方式，存在放樣誤差大、無法保證施工精度，且工效低，不易達到優質工程標準?，F利用BIM放樣機器人──智能全站儀，利用其快速、精準、智能、數字化的優勢，將BIM模型中的數據直接投放到現場，實現精準定位，提高放樣的質量及工作效率。

2? 傳統地鐵站后工程施工工藝常見質量問題

2.1? 設計深度不夠

地鐵站后工程專業多，主要包括常規設備安裝、裝飾裝修、人防工程、消防工程、屏蔽門、供電工程、通信、信號等眾多專業。由于設計圖紙專業跨度大，設計人員受專業限制未在施工藍圖上對有限空間進行精準分配，設計深度不夠，存在同一個設備房內無統籌、交織、重位。且考慮設備運用安全等欠缺，如風口、空調通風管布置在設備上方，致使產生冷凝水，滴入設備內，存在安全隱患;火災探測器布置在變壓器上方，維護安全風險較大。照明燈具未布置在設備操作、維護面，給運維帶來極大不便。

2.2? 安裝無序

由于缺乏統籌管理，在管線布置上，先進場施工的專業隊伍，對其他專業圖紙不清楚，不熟悉，優先選擇有利位置進行施工，未考慮其他專業管線安裝位置預留。后進場專業，可能會存在局部無法布設管線。安裝雜亂無章，定位精度靠手工尺量，安裝效果觀感質量較差，僅能滿足使用功能，無法達到精品工程。甚至，局部需要返工重新分配空間，重新布設。

3? 什么是BIM機器人

BIM機器人基于BIM的現場3D激光測量放樣技術。它是采用“BIM云平臺數據同步及BIM云鏈接測量”技術實現BIM模型與現場構件的對應關系，通過“激光標記棱鏡桿系統”技術，提高棱鏡投射點定位速度和精度，通過“連接電腦與棱鏡桿裝置”技術實現了3D測量技術能單人操作完成。

4? 系統組成

4.1? 主要硬件包括

4.4.1? 全站儀主機

用于指示、測量放樣點位的設備，其放大倍率：32倍;測角精度：1秒;測距精度：1mm;高速測距精度：2mm。

4.1.2? 外業平板電腦

即手持終端，導入BIM模型后，用于控制、選擇測量或放樣點，可直觀連接和設置全站儀。

4.1.3? 三腳架

支撐及固定全站儀主機，可根據需要調整高度及角度。

4.1.4? 全反射棱鏡及棱鏡桿

用于點位在地面上測量及放樣，與主機智能連接后準確定位，實時動態跟蹤。

4.2? 主要軟件包括

4.2.1? Trimble Field Link軟件

連接內業到外業（BIM到現場）;可視化放樣、采集現場數據、計算誤差、輸出工作報告、拍攝實時視頻等。

4.2.2? 基于REVIT及CAD的測量及放樣點位插件

把點位在模型中選取并設置完成，導出到Trimble Field Link軟件，操作軟件可指揮機器人現場放樣。

5? 工作原理

首先，通過BIM導入施工圖紙建?；蛉斯そ?，對模型進行優化及碰撞檢查，確定模型可利用施工后，按規范及實際情況設置機電管線的綜合支吊架等附件，使得模型能夠達到驗收標準及創優標準。

放樣定位模型，同步至移動端界面。利用審核完的施工模型，建立定位放樣模型。在模型上創建虛擬坐標系并設立控制點。然后確定需要放樣定位的點，如綜合支吊架錨固螺栓安裝點，水管或風管的中心位置等，在模型中根據不同專業管線要求放置放樣定位點，形成放樣定位模型，并上傳至云端，IPAD可同步模擬。

棱鏡桿系統（投影至天花平面），利用BIM機器人現場設站，按順序組裝好棱鏡桿系統，并根據所定位的點所處的工作面，選擇棱鏡和激光放線儀的位置。棱鏡桿系統通過與激光放線儀的相互配合，結合“測量放樣應用程序”定位的虛擬棱鏡位置，將棱鏡桿移動至定位點附近，通過精調將軟件中虛擬棱鏡與定位點重合，此事棱鏡所在位置即模型中定位點在現場的準確位置，此時激光放線儀的投射激光，就是定位點在現場工作面的位置。

6? BIM+機器人放樣優勢

6.1? 儀器操作復雜、誤差控制環節多

傳統測量放線是：軸網線、標高線作為拉皮尺的依據，不斷地“以此為基礎”偏移出要測量的尺寸，這樣拉尺測量所累積出來的誤差是很大的。

放樣機器人：不依賴于現場的軸網和標高線，它依據的是現場的控制點坐標系，它的放樣誤差是基于現場坐標系的整體誤差而定的，并且在每一個測站中的所有的測量值之間不會有任何誤差的傳遞。 更重要的一點是，在整個放樣過程中，我們不需要去拉皮尺，放樣機器人會自動打出紅色激光點用以標識。

6.2? 現場與圖紙不符處修改不及時

傳統測量放線：現場與圖紙不符時，設計人員到現場確定放線大小尺寸或調整方案，標注至紙面上、留影像資料，然后反成電子版圖紙與影資料一起歸檔，或反饋給設計方或業主方。

放樣機器人：控制平板和主機均帶有相機拍攝功能，和影像實時傳輸功能，在放樣點存在質疑需提交深化人員修改時，拍照功能可將現場放樣實物拍照記錄并配合放樣數值一并提交。在追蹤放樣過程中，可打實時影像功能，通過全球電臺 2.4GHZ 的高效率數據傳輸，可實時影像觀測放樣過程。當現場與圖紙不符時。也可以直接放樣從設計圖紙創建的點文件，也可以現場控制平板上創建放樣點、尤其是異型空間點，設備使用過程靈活性、適應性強。

6.3? BIM技術目前已能完全能集合土建、結構、安裝等工作集中同一平臺;在同一平臺上所有數據已不再是簡單的平面尺寸關系

傳統測量放線：在模型中，進行提出所需點進行的信息，編輯成三維信息。打印成點信息，逐個輸入全仗儀，進行定位;放樣機器人：BIM 模型或 CAD 圖紙通過軟件支持一鍵批量提取放樣點信息，即自動提取每個點的（X、Y、Z）坐標、屬性，無需人工手動輸入。在現在需要那個點就通過手持電腦點到對應點，放樣機器人會自動打出紅色激光點用以標識。

6.4? 提質增效效果顯著

通過BIM+放樣機器人的使用，使地鐵站后工程提質增效效果非常顯著，與以往傳統工藝項目相比，統計結果如下。

7? 結語

傳統測量方法無論是經緯儀、全站儀、GPS測量、相對位置測量技術，均需要對圖紙進行分析和數據計算后再進行測量定位，且需要多人寫作操作才能完成。此外，傳統方法均無法與BIM模型建立有效鏈接，很難保證模型與現場構件一致，BIM技術在深化設計、施工、運維階段應用大打折扣。機器人實現了對BIM模型與現場構件一致性的控制，填補了國內外BIM模型對現場構件精確定位的空白，使得BIM模型能更加有效的應用到深化設計、施工、運維等各個階段，且施工工藝簡單，工效高，成本低、安全、節能環保。