CN113160388A - 基于bim和3d扫描技术辅助安装电气设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,涉及一种安装电气设备的方法,该方法包括:外业操作和内业操作,其中,外业操作中,又包括:现场勘察、架设仪器、数据采集、以及数据预处理,内业操作中,又包括:数据后处理和三维建模,该方法基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,从根本上解决项目规划、设计、执行以及运营管理等各阶段应用***之间的“信息断层”和“信息孤岛”问题,实现全过程的项目信息集成和管理。关键在于研究新的信息模型理论,在3D几何模型基础上建立面向建设项目生命期的工程数字化信息模型,实现项目信息的交换、共享和管理。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装电气设备的方法,具体为基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法。
背景技术
变电站在输变电工程中起着变压、分流的作用,在电力***中要求其保持供电高可靠率,变电站在输变电工程及运行维护相关的项目管理方面有着高标准要求。然而,传统的变电站项目管理方面存在着存在诸多问题。主要体现以下几个方面:
1、在设计阶段的传统的二维设计方式已经越来越难以满足业主对设计效率、设计成品质量的要求,缺乏协同设计的平台与工具;
2、设计的错漏、专业间不协调以及设计不合理现象普遍存在且难以消除;
3、在项目各阶段如何协调好各相关单位的关系,合理的安排项目力量,组织人力材料,调配机具设备,把握项目进展,满足业主的质量、进度以及安全目标;
4、施工的工艺管控和作业管理存在不足,信息不能有效集成,使施工质量和效率不高,工期确定不科学,危险点辨识不全面、进度难以精确把控;
5、项目管理粗放、项目全过程管控水平有待进一步提升;
6、在验收阶段,如何提高验收交付的效率,解决验收阶段档案资料归档困难、费时费力问题;
7、在运维阶段,对应急抢修时,翻阅查询图纸的效率低,而且长期以来,由于项目的各参与方之间的信息交流还是基于纸介质,这种方式形成项目生命期不同阶段的信息断层,使设计和执行信息无法为运营管理直接利用;其次是各类资料之间是孤立的形成了各种信息孤岛,不能在图纸与现场环境间建立有效融合;
8、对于项目方案的展示手段不够直观,无法快速简洁地提炼出主要信息辅助管理者决策。
综上,本领域的技术人员提出了一种基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,解决了上述背景技术中所提出的问题。
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,包括外业操作和内业操作:
所述外业操作的具体步骤如下:
现场勘察:工作人员进入主变压器现场,并充分了解主变压器的现场情况后,制定出详细的勘测方案;
架设仪器:在所述勘测方案中,所选取的若干个站点上,确定扫描路线后,依次架设FARO三维激光扫描仪;
数据采集:依靠所述FARO三维激光扫描仪,多角度对每个站点上的实物进行扫描,以获取每个站点所对应实物的点云数据;
数据预处理:使用Geomagic Studio软件点云数据处理软件,对所述获取的点云数据进行预处理;
所述内业操作的具体步骤如下:
数据后处理:使用Autodesk ReCap软件,对所述点云数据进行二次处理,并将二次处理后的点云数据文件从Autodesk ReCap软件中导出;
三维建模:将导出的点云数据文件,导入到AutoCAD Revit,并生成关于各个点云数据文件的三维模型,并导出成pts格式的原子构型文件。
进一步的,所述架设仪器的步骤中,所述确定的扫描路线,应以最大化避免电气设备的遮挡和干扰为前提来确定,确保扫描路线具有足够的明显特征的重合区域。
进一步的,所述数据预处理包括配对、校对、拼接、数据剔除、数据简化以及噪声去除,以便于提高所述三维建模的准确性。
进一步的,所述配对,对所获得的点云数据,通过正太分布变换或ICP点云配准的方式进行配对;
所述校对,对处于连续变化的点云数据,利用八叉树算法进行检测和校对;
所述拼接,针对处于不同坐标系内的站点,对所获得点云数据的坐标进行统一;
所述数据剔除,对点云数据中的无效数据进行删除;
所述数据简化,设定点云数据的采样百分比,让点云数据均匀减少;
所述噪声去除,包括人工手动删除噪声点和自动滤除噪声点,所述人工手动删除噪声点是利用人工将大面积孤立的点云数据删除,所述自动滤除噪点,设定孤立噪声点的阈值,手动输入Reduce Noise命令,处于阈值内的孤立噪声点即被自动滤除。
进一步的,所述点云数据的二次处理,包括对点云数据的二次拼接、检查扫描数据质量、手动调整位置以及裁剪扫描范围,便于形成点云数据的三维模型。
进一步的,所述点云数据的二次拼接,提取点云数据中的特征点、特征线以及特征面,进行多视点云的对齐;
所述手动调整位置,工作人员对多个点云数据文件之间的相对位置没有匹配的,进行位置上的对应调整。
进一步的,所述FARO三维激光扫描仪进行扫描测量时,所设定的参数为:扫描距离10m,精度为1.5mm,质量为高质量,所设置扫描测量点的数量和扫描现场实际面积的比例为1:55,即每55平方米的范围内,设立1个扫描测量点。
进一步的,在所述三维建模步骤之后,还包括模型与实际测量对比,在电脑上对点云模型进行测量,测量数值与在现场测量的出的数值进行对比,对比测量数值与现场数值所存在的误差是否在接受范围内。
有益效果
本发明提供了基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法。与现有技术相比具备以下有益效果:
1、基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,从根本上解决项目规划、设计、执行以及运营管理等各阶段应用***之间的“信息断层”和“信息孤岛”问题,实现全过程的项目信息集成和管理。关键在于研究新的信息模型理论,在3D几何模型基础上建立面向建设项目生命期的工程数字化信息模型,实现项目信息的交换、共享和管理。
2、基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,在BIM基础上深层次利用这些信息,结合应用BIM技术,对项目管理各阶段的工程性能、质量、安全、进度和成本进行动态的集成化管理,为实现项目全生命期管理奠定基础。
附图说明
图1为本发明的流程示意框图;
图2为本发明通过3D激光扫描获得的点云模型图;
图3为本发明的点云模型测量图;
图4为本发明的模拟建造效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,本发明提供一种技术方案:基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,,包括外业操作和内业操作:
所述外业操作的具体步骤如下:
现场勘察:工作人员进入主变压器现场,并充分了解主变压器的现场情况后,制定出详细的勘测方案;
架设仪器:在所述勘测方案中,所选取的若干个站点上,确定扫描路线后,依次架设FARO三维激光扫描仪;
数据采集:依靠所述FARO三维激光扫描仪,多角度对每个站点上的实物进行扫描,以获取每个站点所对应实物的点云数据;
数据预处理:使用Geomagic Studio软件点云数据处理软件,对所述获取的点云数据进行预处理;
所述内业操作的具体步骤如下:
数据后处理:使用Autodesk ReCap软件,对所述点云数据进行二次处理,并将二次处理后的点云数据文件从Autodesk ReCap软件中导出;
三维建模:将导出的点云数据文件,导入到AutoCAD Revit,并生成关于各个点云数据文件的三维模型,并导出成pts格式的原子构型文件。
在本实施例中,所述架设仪器的步骤中,所述确定的扫描路线,应以最大化避免电气设备的遮挡和干扰为前提来确定,确保扫描路线具有足够的明显特征的重合区域。
在本实施例中,所述数据预处理包括配对、校对、拼接、数据剔除、数据简化以及噪声去除,以便于提高所述三维建模的准确性。
在本实施例中,所述配对,对所获得的点云数据,通过正太分布变换或ICP点云配准的方式进行配对;
所述校对,对处于连续变化的点云数据,利用八叉树算法进行检测和校对;
所述拼接,针对处于不同坐标系内的站点,对所获得点云数据的坐标进行统一;
所述数据剔除,对点云数据中的无效数据进行删除;
所述数据简化,设定点云数据的采样百分比,让点云数据均匀减少;
所述噪声去除,包括人工手动删除噪声点和自动滤除噪声点,所述人工手动删除噪声点是利用人工将大面积孤立的点云数据删除,所述自动滤除噪点,设定孤立噪声点的阈值,手动输入Reduce Noise命令,处于阈值内的孤立噪声点即被自动滤除。
在本实施例中,所述点云数据的二次处理,包括对点云数据的二次拼接、检查扫描数据质量、手动调整位置以及裁剪扫描范围,便于形成点云数据的三维模型。
在本实施例中,所述点云数据的二次拼接,提取点云数据中的特征点、特征线以及特征面,进行多视点云的对齐;
所述手动调整位置,工作人员对多个点云数据文件之间的相对位置没有匹配的,进行位置上的对应调整。
在本实施例中,所述FARO三维激光扫描仪进行扫描测量时,所设定的参数为:扫描距离10m,精度为1.5mm,质量为高质量,所设置扫描测量点的数量和扫描现场实际面积的比例为1:55。
在本实施例中,在所述三维建模步骤之后,还包括模型与实际测量对比,在电脑上对点云模型进行测量,测量数值与在现场测量的出的数值进行对比,对比测量数值与现场数值所存在的误差是否在接受范围内。
另外,在本实施例中,FARO三维激光扫描仪的型号采用FARO Focus s 150,其具体的工作原理为: 通过仪器设备中的激光二极管发射周期性的激光脉冲信号,对测绘区域进行快速扫描,当激光脉冲信号接触到物体,表面时就会生成反射信号,当被仪器中的接收透镜接收后就可利用信号发射与返回的时间、路径等计算目标物的空间三维坐标,若将扫描仪的测距记为S,将扫描仪镜头在垂直方向上的观测角度记为θ,水平方向上的观测角度记为 φ,将被测点的记为P,则被测目标P的三维空间坐标信息为P( x,y,z),其计算公式可以表述为:x= Scosφcosθ,y= Ssinφcosθ,z= Ssinθ;三维激光扫描技术就是通过上述原理,对验收区域进行扫描测量,进而获得分辨率高、测量分布均匀的点云数据。
按照本实施例所描述的步骤方法,在Revit软件中导入点云模型,在避雷器的点云模型上直接制作端子母排的的三维模型。因为点云模型是与实物完全一致的,所以端子母排在现场根据模型制作出来后与模拟建造时完全一致,如图2-4所示。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,包括外业操作和内业操作:
所述外业操作的具体步骤如下:
现场勘察:工作人员进入主变压器现场,并充分了解主变压器的现场情况后,制定出详细的勘测方案;
架设仪器:在所述勘测方案中,所选取的若干个站点上,确定扫描路线后,依次架设FARO三维激光扫描仪;
数据采集:依靠所述FARO三维激光扫描仪,多角度对每个站点上的实物进行扫描,以获取每个站点所对应实物的点云数据;
数据预处理:使用Geomagic Studio软件点云数据处理软件,对所述获取的点云数据进行预处理;
所述内业操作的具体步骤如下:
数据后处理:使用Autodesk ReCap软件,对所述点云数据进行二次处理,并将二次处理后的点云数据文件从Autodesk ReCap软件中导出;
三维建模:将导出的点云数据文件,导入到AutoCAD Revit,并生成关于各个点云数据文件的三维模型,并导出成pts格式的原子构型文件。
2.根据权利要求1所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述架设仪器的步骤中,所述确定的扫描路线,应以最大化避免电气设备的遮挡和干扰为前提来确定,确保扫描路线具有足够的明显特征的重合区域。
3.根据权利要求1所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述数据预处理包括配对、校对、拼接、数据剔除、数据简化以及噪声去除,以便于提高所述三维建模的准确性。
4.根据权利要求3所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述配对,对所获得的点云数据,通过正太分布变换或ICP点云配准的方式进行配对;
所述校对,对处于连续变化的点云数据,利用八叉树算法进行检测和校对;
所述拼接,针对处于不同坐标系内的站点,对所获得点云数据的坐标进行统一;
所述数据剔除,对点云数据中的无效数据进行删除;
所述数据简化,设定点云数据的采样百分比,让点云数据均匀减少;
所述噪声去除,包括人工手动删除噪声点和自动滤除噪声点,所述人工手动删除噪声点是利用人工将大面积孤立的点云数据删除,所述自动滤除噪点,设定孤立噪声点的阈值,手动输入Reduce Noise命令,处于阈值内的孤立噪声点即被自动滤除。
5.根据权利要求1所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述点云数据的二次处理,包括对点云数据的二次拼接、检查扫描数据质量、手动调整位置以及裁剪扫描范围,便于形成点云数据的三维模型。
6.根据权利要求5所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述点云数据的二次拼接,提取点云数据中的特征点、特征线以及特征面,进行多视点云的对齐;
所述手动调整位置,工作人员对多个点云数据文件之间的相对位置没有匹配的,进行位置上的对应调整。
7.根据权利要求1所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,所述FARO三维激光扫描仪进行扫描测量时,所设定的参数为:扫描距离10m,精度为1.5mm,质量为高质量,所设置扫描测量点的数量和扫描现场实际面积的比例为1:55。
8.根据权利要求1所述的基于BIM和3D扫描技术辅助安装电气设备的方法,其特征在于,在所述三维建模步骤之后,还包括模型与实际测量对比,在电脑上对点云模型进行测量,测量数值与在现场测量的出的数值进行对比,对比测量数值与现场数值所存在的误差是否在接受范围内。
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