淺論測量機器人

王揚 邢承喜 陳征宇

【摘? 要】目前國內大部分體育場館的為滿足冬奧會要求，需進行升級改造，而且經過多年運營，許多場館已經進行了多次改造，管線錯綜復雜，場館空間經過多次分隔改造，與原施工圖紙不符。場館的運營性質變化大，機房等部位調整多，原始條件排查、改造困難。工期緊，對原有場館墻體及管線摸排困難，在人工及時間上耗費巨大，且準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題是本項目的重難點。采用測量機器人--MR技術，能夠有效解決以上問題，滿足改造需求。本文以某項目為例介紹測量機器人--MR技術在既有大型公用設施改造的應用。

【關鍵詞】3D掃描儀;BIM;逆向建模技術;MR設備

1.工程簡介及背景：

本項目為大型公用設施改造工程，場館的運營性質變化大，機房等部位管線等調整多，原始條件排查、改造困難。

本項目為2022冬奧會改造工程，功能為冰球比賽場地及賽時需求配套的功能房間，功能改變導致許多管線及建筑格局需要更改，工期緊，對原有場館墻體及管線摸排困難，在人工及時間上耗費巨大，且準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題是本項目的重難點。

2.MR技術簡介

目前在國內外MR技術涉及諸多學科如幾何計算、傳感器、圖形學、計算機學、模式識別、人工智能等，在機器人學、計算機輔助設計及制造、逆向工程、機器視覺、激光遙感測量、立體3D影像、人機交互、虛擬現實等諸多領域有著廣泛的應用。

在科技高速發展的現在，人們仍沿用著千百年來的做法，更新的只是工具思路卻沒變，作為從事建筑行業的人士有義務去發現好的想法來強化本行業。有效的提升生產效率，提高裝飾質量，縮短工期，降低成本。

MR技術顛覆傳統工作模式，MR室內模型貫穿整個項目流程，使各項目主體利益最大化。施工圖聯動修改，及時更新，提高工作效率。項目全程3D可視化設計，改變設計思維模式給業主更直觀效果。

MR技術實現“所見即所得”，對設計的細節部分可以清晰、真實顯現。支持多名設計師協同設計。強大的預算功能，節約項目成本。

3.掃描儀與BIM技術結合對機電管線掃描

在3D掃描技術與BIM技術結合的前提下進行機電管線的深化設計，并不是以設計圖紙為基礎進行深化工作，而是以現場實際情況為基礎進行的深化設計。應用BIM技術進行管線的深化設計和碰撞檢查，徹底消除管線的硬碰撞、軟碰撞問題，減少在施工階段可能存在的返工的可能性，保證了室內管線的間距和吊頂標高，還可以利用碰撞優化后的三維管線方案，進行施工交底、施工模擬，保證施工進度。施工完成后掃描的點云數據與BIM模型進行對比，檢查現場與BIM模型的偏差，為業主運維及以后的改造提供真實可靠的信息和數據?，F場完成機電改造施工后，利用3D掃描技術進行施工驗收，完成無接觸式的實測實量。對管道安裝的水平度、垂直度及坡度都可以在計算機中進行詳盡的復查，確保符合設計與規范的要求。

同時，可以將施工完成后掃描的點云數據與BIM模型進行對比，檢查現場與BIM模型的偏差。按照點云數據的位置，進一步調整BIM模型，獲得與建筑物一致的竣工BIM模型。最后將BIM模型，點云數據，及全景照片一同存檔，為業主運營再次改造提供真實可靠的信息與數據。

4.掃描逆向建模技術與MR設備在改造工程的應用

MR混合現實技術，能夠將虛擬的BIM模型及軟件生成的施工工藝模擬與真實世界的建筑實體模型相疊加。因拆除施工作業的特殊性，結合MR混合現實技術進行操作交底，著重闡述機電管線拆除工藝以及拆除工序的交接、安全施工交底。操作人員直接通過該技術直觀明確施工工藝、方法、安全控制點等并將現場施工情況實時回傳至BIM管理平臺進行信息維護，MR混合現實技術交底簡單、明確、直接、有效的指導施工。

5.使用現場掃描數據做二維剖面圖與設計圖進行對比

使用三位掃描儀，根據現場實際情況布置，獲取室內三維空間所有信息，將現場的數據實時搬到電腦中進行處理，將室內人員走動、亂堆雜物等多余噪點全部清除，保證數據的完整真實性，以確保提取最真實完整的成果，根據需要自己設置平面（或者使用建筑施工時的1米線）進行剖面切割，自動繪制二維剖面圖，修改繪制后的二維剖面圖，可使用此圖與設計圖紙進行套合對比。

6.總結及分析

BIM技術在建筑行業中的不斷深化應用，更高的施工質量、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，成為各建筑企業未來的發展方向。而3D掃描儀和BIM體系結合而成的建筑解決方案無疑給BIM技術注入了新的力量，將虛擬和現實打通，完整的記錄下施工現場的復雜情況，成為連接BIM模型和施工現場的有效紐帶。該技術在既有建筑改造施工中極具推廣價值。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題是本項目的重難點。

參考文獻

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作者簡介：王揚（1993.9-），男，黑龍江齊齊哈爾市，助理工程師，項目技術負責人，學士，研究方向為建筑施工技術。