CN111578916B - 基于bim技术在装饰工程中智能放线施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，智能放线施工方法包括以下具体步骤：步骤一、三维扫描获取现场结构点云：S1、施工准备；S2、现场布置控制标靶；S3、现场布置拼接球；S4、现场扫描；S5、获取现场点云数据；步骤二、点云模型处理：S1、现场点云模型拼接处理；S2、点云模型降噪和筛选裁剪处理；步骤三、结合BIM技术应用：S1、BIM软件参数化拟合生成地面；S2、BIM参数化提取放样曲线控制点：根据放样曲线的特征使用BIM参数化提取放样曲线控制点与拟合凹凸地面的交点坐标并导出；步骤四、BIM放线机器人现场放线：S1、提取控制点导入放线机器人；S2、现场放线准备；S3、现场激光打点放线，本发明节省工期，降低成本，节能环保。

Description

基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程装饰技术领域，更具体地说它基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法。

背景技术

建筑装饰测量施工放线较为常用的为螳螂的5步放线施工法，即装修单位进场后，项目部根据与土建单位移交的轴线、控制线以及标高线，结合各层建筑总平面图以及施工现场的实际情况以及不同的施工时间节点，分五个步骤进行测量、放线的施工方法，需要耗用大量的人工现场进行测量埋点、工期较长、受现场环境影响较大等缺点。

随着建筑工程BIM技术、计算机仪器科技、新科技设备工具的不断发展，本领域技术人员提供了基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，本发明使用三维激光扫描仪器进行现场土建结构扫描，快速获取现场土建结构点云模型，提取土建地面点云模型并将此点云模型通过BIM技术犀牛软件Grasshopper参数化拟合生成现场土建地面模型，在拟合生成土建地面上提取放样点，将放样点导入BIM放线机器人，现场通过BIM放线机器人对提取放样点进行智能激光打点精准放样，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其优点在于通过使用三维激光扫描仪器提高精度、减少人工、节省工期、降低成本、减少现场污染、节能、绿色环保。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其特征在于，所述智能放线施工方法包括以下具体步骤：

步骤一、三维扫描获取现场结构点云：

S1、施工准备：勘查土建工程，确定若干测站位置；

S2、现场布置控制标靶：根据勘查结果及土建工程现场布置控制标靶，布置好若干控制标靶点；

S3、现场布置拼接球：土建工程现场各测站布置拼接球；

S4、现场扫描：依次在各测站对所述土建工程进行三维扫描，各测站点不宜过远；

S5、获取现场点云数据：根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测量点上进行扫描，并形成测量闭环；

步骤二、点云模型处理：

S1、现场点云模型拼接处理：根据若干测站三维扫描所得点云模型拼接成一个整体进行现场点云模型处理；

S2、点云模型降噪和筛选裁剪处理：将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪；

步骤三、结合BIM技术应用：

S1、BIM软件参数化拟合生成地面：

SS1、拟合生成地面：将提取的楼板点云及标靶坐标点使用BIM软件参数化拟合生成地面；

SS2、合并模型和统一坐标系：生成的楼板地面和标靶坐标点与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系；

S2、BIM参数化提取放样曲线控制点：根据放样曲线的特征使用BIM参数化提取放样曲线控制点与拟合凹凸地面的交点坐标并导出；

步骤四、BIM放线机器人现场放线：

S1、提取控制点导入放线机器人：将交点坐标及标靶控制点导入BIM放线机器人的移动设备PAD中；

S2、现场放线准备：仪器位置选定，架立仪器，调平放线仪器设备；

S3、现场激光打点放线：放线机器人智能激光投射在现场地面上。

作为本发明进一步的方案：所述施工准备包括已施工完成的土建现场勘查，并确定各测站位置；

所述现场布置控制标靶在已施工完成的土建工程上放置平面控制标靶；

所述现场布置拼接球为三维扫描仪各测站测量的点云数据拼接，每个相连测站间应布置不少于3个公共拼接球，且3个拼接球不能在一条直线上，并且现场依次在各测站对土建工程进行三维扫描，复核各测站位置；

所述获取现场点云数据根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测站上进行扫描，并形成测量闭环。

作为本发明再进一步的方案：所述智能放线施工方法中步骤二主要用于提取楼板面点云和标靶坐标点，具体做法如下：

(1)各测站三维扫描所得点云模型导入Trimble RealWorks中采用绝对坐标系下的点云拼接方法，拼接成一个整体；

(2)将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪，可以具体根据点云模型的真彩色和全景照片将不属于已施工完成的土建工程的噪点删除。

作为本发明再进一步的方案：所述智能放线施工方法中步骤三的具体做法如下：

(1)将筛选后提取的楼板点云和标靶坐标点导入到BIM的Rhino软件中，采用Rhino+Grasshospper将导入的楼面点云通过参数化生成楼板地面，

(2)生成的楼板地面及标靶坐标点Rhino模型与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系，统一坐标系具体做法：通过对准获取的扫描模型中三个标靶点在原结构装饰BIM模型坐标值一致；

(3)根据放样曲线的特征取控制点，相对直线段，取两端点及中点；弯弧曲线段，除提取不同曲率半径的端点及中点外还应根据加工材料的要求及曲线长度增加提取点，采用加密提取控制点的连接的方法来形成曲线，保证施工的精度；通过Grasshospper在Rhino环境下运行算法得出上述曲线上的控制点与上述拟合凹凸地面的交点坐标，并导出交点坐标及标靶点坐标。

作为本发明再进一步的方案：所述智能放线施工方法中步骤四的具体做法如下：

(1)交点坐标及标靶点坐标导入BIM放线机器人的移动设备PAD中，再将装饰模型与地面导入移动设备PAD中；

(2)现场放线准备：放线机器人现场激光打点放线前，首先选定仪器位置，仪器位置选定应满足观察3个以上标靶点，同时尽可能选择有利的地面放样点；选定仪器位置后，架立仪器，信道和网络同号情况下，通过蓝牙连接移动设备PAD与放线仪器；调平放线仪器设备；采集导入移动设备PAD中的3个标靶点与现场对应标靶通过激光照准来确定仪器位置；

(3)现场激光打点放线：在上述准备完毕后，直接在移动设备PAD中点击照准放样点，放线机器人智能激光投射在现场地面上，在地面投射点做标志，完成一个放样点放样。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过使用三维激光扫描仪器进行现场土建结构扫描，快速获取现场土建结构点云模型，提取土建地面点云模型并将此点云模型通过BIM技术犀牛软件Grasshopper参数化拟合生成现场土建地面模型，在拟合生成土建地面模型中提取放样点，将放样点导入BIM放线机器人，现场通过BIM放线机器人对提取放样点进行智能激光打点精准放样；

2、改变了传统的测量放线施工手法，不需要人工现场进行结构复核，不需要人工放样各基准线、控制线、定位线、参考线、完成线，避免人工放线过程中产生的误差，造成的工作效率低、工期长、准确度差、受现场因素影响大等，本施工方法在装饰施工放线中起到提高精度、减少人工、节省工期、降低成本、减少现场污染、节能、绿色环保；

3、通过加密放样点的智能激光打点放样，实现装饰曲线的放样；一小时可以放样200至300个点，激光打点偏差在2毫米之内，实现智能快点精准放样。

附图说明

图1为本发明的建筑工程装饰整体流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参阅图1，基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，智能放线施工方法包括以下具体步骤：

步骤一、三维扫描获取现场结构点云：

S1、施工准备：勘查土建工程，确定若干测站位置；

S2、现场布置控制标靶：根据勘查结果及土建工程现场布置控制标靶，布置好若干控制标靶点；

S3、现场布置拼接球：土建工程现场各测站布置拼接球；

S4、现场扫描：依次在各测站对土建工程进行三维扫描，各测站点不宜过远；

S5、获取现场点云数据：根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测量点上进行扫描，并形成测量闭环；

步骤二、点云模型处理：

S1、现场点云模型拼接处理：根据若干测站三维扫描所得点云模型拼接成一个整体进行现场点云模型处理；

S2、点云模型降噪和筛选裁剪处理：将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪；

步骤三、结合BIM技术应用：

S1、BIM软件参数化拟合生成地面：

SS1、拟合生成地面：将提取的楼板点云及标靶坐标点使用BIM软件参数化拟合生成地面；

SS2、合并模型和统一坐标系：生成的楼板地面和标靶坐标点与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系；

S2、BIM参数化提取放样曲线控制点：根据放样曲线的特征使用BIM参数化提取放样曲线控制点与拟合凹凸地面的交点坐标并导出；

步骤四、BIM放线机器人现场放线：

S1、提取控制点导入放线机器人：将交点坐标及标靶控制点导入BIM放线机器人的移动设备PAD中；

S2、现场放线准备：仪器位置选定，架立仪器，调平放线仪器设备；

S3、现场激光打点放线：放线机器人智能激光投射在现场地面上。

进一步地，施工准备包括已施工完成的土建现场勘查，并确定各测站位置，方便后续测量数据；

现场布置控制标靶在已施工完成的土建工程上放置平面控制标靶，控制标靶的作用有两方面：一则控制标靶起到在控制网中的空间坐标，为后期放线机器人现场确定坐标系；一则辅助三维空间点云数据拼接成整体模型，在现场扫描有效拼接球不足情况起到补充作用；

现场布置拼接球为三维扫描仪各测站测量的点云数据拼接，每个相连测站间应布置不少于3个公共拼接球，且3个拼接球不能在一条直线上，并且现场依次在各测站对土建工程进行三维扫描，复核各测站位置，方便为三维扫描仪提供数据拼接，形成整体数据，以保证扫描数据的完整性；

获取现场点云数据根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测站上进行扫描，并形成测量闭环，每一测站的扫描结果为带有空间坐标和物体真实颜色的点云模型和对应的全景照片，各个测站测量所得的数据构成三维扫描数据。

进一步地，智能放线施工方法中步骤二主要用于提取楼板面点云和标靶坐标点，具体做法如下：

(1)各测站三维扫描所得点云模型导入Trimble RealWorks中采用绝对坐标系下的点云拼接方法，拼接成一个整体；

(2)将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪，可以具体根据点云模型的真彩色和全景照片将不属于已施工完成的土建工程的噪点删除。

进一步地，智能放线施工方法中步骤三的具体做法如下：

(1)将筛选后提取的楼板点云和标靶坐标点导入到BIM的Rhino(犀牛)软件中，采用Rhino+Grasshospper(犀牛参数化插件)将导入的楼面点云通过参数化生成楼板地面，(网格密布，凹凸地面)，

(2)生成的楼板地面及标靶坐标点Rhino模型与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系，统一坐标系具体做法：通过对准获取的扫描模型中三个标靶点在原结构装饰BIM模型坐标值一致，标靶点在原结构装饰坐标值可以通过两种方式获取，一则利用全站仪测出标靶在控制网中的空间坐标确定统一坐标系，一则也可以直接将标靶粘贴到引入的已知坐标控制点，减少人工，提高工作效率，减少工期，提高准确度，节省工期；

(3)根据放样曲线的特征取控制点，相对直线段，取两端点及中点；弯弧曲线段，除提取不同曲率半径的端点及中点外还应根据加工材料的要求及曲线长度增加提取点，采用加密提取控制点的连接的方法来形成曲线，保证施工的精度；通过Grasshospper在Rhino环境下运行算法得出上述曲线上的控制点与上述拟合凹凸地面的交点坐标，并导出交点坐标及标靶点坐标，减少人工，提高工作效率，节省时间，提高精度。

进一步地，智能放线施工方法中步骤四的具体做法如下：

(1)交点坐标及标靶点坐标导入BIM放线机器人的移动设备PAD中，再将装饰模型与地面导入移动设备PAD中；

(2)现场放线准备：放线机器人现场激光打点放线前，首先选定仪器位置，仪器位置选定应满足观察3个以上标靶点，同时尽可能选择有利的地面放样点；选定仪器位置后，架立仪器，信道和网络同号情况下，通过蓝牙连接移动设备PAD与放线仪器；调平放线仪器设备；采集导入移动设备PAD中的3个标靶点与现场对应标靶通过激光照准来确定仪器位置；

(3)现场激光打点放线：在上述准备完毕后，直接在移动设备PAD中点击照准放样点，放线机器人智能激光投射在现场地面上，在地面投射点做标志，完成一个放样点放样，减少人工操作，提高精度，通过加密放样点的智能激光打点放样，实现装饰曲线的放样；一小时可以放样200至300个点，激光打点偏差再2毫米之内，实现智能快点精准放样。

基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，施工时，

实施例一，做好现场施工准备工作，三维扫描前预先在已施工完成的土建工程上布置平面控制标靶，现场平面标靶张贴要求，作为平面控制标靶加密控制网，需让仪器看到足够多的控制点，根据已施工完成土建工程的体量大小、外观形状以及施工场地条件布置若干三维扫描测站(可形成闭合导线)，在每个测站范围内的建筑物上设置3个～4个标靶，为三维扫描仪各测站测量的点云数据拼接，每个相连测站间应布置不少于3个公共拼接球且3个拼接球不能在一条直线上，依次在各测站对土建工程进行三维扫描，各测站不宜过远，以保证扫描数据的完整性，根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测站上进行扫描，并形成测量闭环，每一测站的扫描结果为带有空间坐标和物体真实颜色的点云模型和对应的全景照片，各个测站测量所得的数据构成三维扫描数据；

实施例二，将各测站点云模型拼接是指点云模型导入Trimble RealWorks中采用绝对坐标系下的点云拼接方法，将各测站三维扫描所得点云模型拼接成一个整体，再将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪，可以具体根据点云模型的真彩色和全景照片将不属于已施工完成的土建工程的噪点删除；

实施例三，将筛选后提取的楼板点云及标靶坐标点导入到BIM的Rhino(犀牛)软件中，采用Rhino+Grasshospper(犀牛参数化插件)将导入的楼面点云通过参数化生成楼板地面(网格密布，凹凸地面)，生成的楼板地面及标靶坐标点Rhino模型与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系，根据放样曲线的特征取控制点，相对直线段，取两端点及中点；弯弧曲线段，除提取不同曲率半径的端点及中点外还应根据加工材料的要求及曲线长度增加提取点，通过Grasshospper在Rhino环境下运行算法得出上述曲线上的控制点与上述拟合凹凸地面的交点坐标，并导出交点坐标及标靶点坐标；

实施例四，把交点坐标及标靶点坐标导入BIM放线机器人的移动设备PAD中，再将装饰模型与地面导入移动设备PAD中，放线机器人现场激光打点放线前，首先选定仪器位置，仪器位置选定应满足观察3个以上标靶点，同时尽可能选择有利的地面放样点；选定仪器位置后，架立仪器，信道和网络同号情况下，通过蓝牙连接移动设备PAD与放线仪器；调平放线仪器设备；采集导入移动设备PAD中的3个标靶点与现场对应标靶通过激光照准来确定仪器位置，在上述准备完毕后，直接在移动设备PAD中点击照准放样点，放线机器人智能激光投射在现场地面上，在地面投射点做标志，完成一个放样点放样；通过加密放样点的智能激光打点放样，实现装饰曲线的放样；一小时可以放样200至300个点，激光打点偏差再2毫米之内，实现智能快点精准放样。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其特征在于，所述智能放线施工方法包括以下具体步骤：

步骤一、三维扫描获取现场结构点云：

S1、施工准备：勘查土建工程，确定若干测站位置；

S2、现场布置控制标靶：根据勘查结果及土建工程现场布置控制标靶，布置好若干控制标靶点；

S3、现场布置拼接球：土建工程现场各测站布置拼接球；

S4、现场扫描：依次在各测站对所述土建工程进行三维扫描，各测站点不宜过远；

S5、获取现场点云数据：根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测量区域进行扫描，并形成测量闭环；

步骤二、点云模型处理：

S1、现场点云模型拼接处理：根据若干测站三维扫描所得点云模型拼接成一个整体进行现场点云模型处理；

S2、点云模型降噪和筛选裁剪处理：将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪；

步骤三、结合BIM技术应用：

S1、BIM软件参数化拟合生成地面：

SS1、拟合生成地面：将提取的楼板点云及标靶点使用BIM软件参数化拟合生成地面及标靶坐标点；

SS2、合并模型和统一坐标系：生成的楼板地面和标靶坐标点与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系；

S2、BIM参数化提取放样曲线控制点：根据放样曲线的特征使用BIM参数化提取放样曲线控制点垂直投影与拟合凹凸地面的交点坐标并导出；

步骤四、BIM放线机器人现场放线：

S1、提取控制点导入放线机器人：将交点坐标及标靶坐标控制点导入BIM放线机器人的移动设备PAD中；

S2、现场放线准备：仪器位置选定，架立仪器，调平放线仪器设备；

S3、现场激光打点放线：放线机器人将导入的地面交点控制点智能激光投射在现场地面上；

所述智能放线施工方法中步骤三的具体做法如下：

(1)将筛选后提取的楼板点云和标靶坐标点导入到BIM的Rhino软件中，采用Rhino+Grasshospper将导入的楼面点云通过参数化生成楼板地面，

(2)生成的楼板地面及标靶坐标点Rhino模型与原结构装饰BIM模型合并，统一坐标系，统一坐标系具体做法：通过对准获取的扫描模型中三个标靶点在原结构装饰BIM模型坐标值一致；

(3)根据放样曲线的特征取控制点，直线段，取两端点及中点；弯弧曲线段，除提取不同曲率半径的端点及中点外还应根据加工材料的要求及曲线长度增加提取点，采用加密提取控制点的连接的方法来形成曲线，保证施工的精度；通过Grasshospper在Rhino环境下运行算法得出上述曲线上的控制点与上述拟合凹凸地面的交点坐标，并导出交点坐标及标靶点坐标。

2.根据权利要求1所述的基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其特征在于，所述施工准备包括已施工完成的土建现场勘查，并确定各测站位置；

所述现场布置控制标靶在已施工完成的土建工程上放置平面控制标靶；

所述现场布置拼接球为三维扫描仪各测站测量的点云数据拼接，每个相连测站间应布置不少于3个公共拼接球，且3个拼接球不能在一条直线上，并且现场依次在各测站对土建工程进行三维扫描，复核各测站位置；

所述获取现场点云数据根据项目需求设定三维扫描仪的质量和分辨率，依次将三维扫描仪架设在选定的测站上进行扫描，并形成测量闭环。

3.根据权利要求1所述的基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其特征在于，所述智能放线施工方法中步骤二主要用于提取楼板面点云和标靶坐标点，具体做法如下：

(1)各测站三维扫描所得点云模型导入Trimble RealWorks中采用绝对坐标系下的点云拼接方法，拼接成一个整体；

(2)将点云模型进行降噪，根据放线所需参考对象，对降噪后的点云模型进行筛选裁剪，具体根据点云模型的真彩色和全景照片将不属于已施工完成的土建工程的噪点删除。

4.根据权利要求1所述的基于BIM技术在装饰工程中智能放线施工方法，其特征在于，所述智能放线施工方法中步骤四的具体做法如下：

(1)交点坐标及标靶点坐标导入BIM放线机器人的移动设备PAD中，再将装饰模型与地面导入移动设备PAD中；

(2)现场放线准备：放线机器人现场激光打点放线前，首先选定仪器位置，仪器位置选定应满足观察3个以上标靶点，同时选择有利的地面放样点；选定仪器位置后，架立仪器，信道和网络同号情况下，通过蓝牙连接移动设备PAD与放线仪器；调平放线仪器设备；采集导入移动设备PAD中的3个标靶点与现场对应标靶通过激光照准来确定仪器位置；

(3)现场激光打点放线：在上述准备完毕后，直接在移动设备PAD中点击照准放样点，放线机器人智能激光投射在现场地面上，在地面投射点做标志，完成一个放样点放样。

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