AR技術(shù)在機(jī)電工程施工管理中的應(yīng)用
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摘要:BIM技術(shù)是一種構(gòu)建在建筑三維模型化的技術(shù)，同時附帶有整個全專業(yè)建筑工程當(dāng)中的信息，能夠?qū)崟r做到數(shù)字化分析的技術(shù)。通過ar和BIM相結(jié)合本身具有先天的優(yōu)勢能夠提供良好的可視化效果，同時使用測量機(jī)器人，能夠作為AR技術(shù)現(xiàn)場施工的實時測量工具，對機(jī)電安裝工程施工管理的程度大大提高。
關(guān)鍵詞:BIM;AR;機(jī)電安裝工程;工程管理;施工管理
BIM技術(shù)是一種構(gòu)建在建筑三維模型化的技術(shù)，同時附帶有整個全專業(yè)建筑工程當(dāng)中的信息，能夠?qū)崟r做到數(shù)字化分析的技術(shù)。目前BIM自2005年引入我國后，在應(yīng)用層面上獲得了很大的進(jìn)步，對提升我國工程建設(shè)質(zhì)量，起到了巨大的推進(jìn)作用。在當(dāng)今建筑工程領(lǐng)域，除了土建部分，其房屋智能化、城市智慧化、人工智能的程度不斷提高，因此與之相關(guān)的機(jī)電工程項目的占比正在不斷提升，作為智能樓宇系統(tǒng)、智慧城市的關(guān)鍵神經(jīng)系統(tǒng)和傳輸中樞的機(jī)電系統(tǒng)、設(shè)備、管道的安裝精度和復(fù)雜程度也在不斷提升。將BIM技術(shù)應(yīng)用到機(jī)電安裝項目中，實現(xiàn)對機(jī)復(fù)雜電設(shè)備快捷安裝、管道綜合精確布置的施工管理-可視化技術(shù)交底，增強(qiáng)現(xiàn)實安裝工程能力，避免實際工程的失誤。
1基于BIM平臺的AR技術(shù)
AR技術(shù)又稱之為現(xiàn)實增強(qiáng)技術(shù)，是一種將現(xiàn)實同計算機(jī)模擬進(jìn)行交互的技術(shù)，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實與虛擬場景的實時互動，主要用于校準(zhǔn)兩個場景的目標(biāo)位置，在施工現(xiàn)場主要用于三維立體模型的展示，讓使用者直觀的看到真實物體的情況，也可以進(jìn)行全角度的管材。例如在機(jī)電設(shè)備的安裝時，無法觀察較深層的裝配情況，則可以使用AR比較設(shè)備安裝位置及偏差尺度是否符合BIM模型的工程要求。
2基于BIM技術(shù)平臺的輔助技術(shù)
傳統(tǒng)機(jī)電安裝施工技術(shù)存在一些問題較難以解決，由于目前建筑工程的復(fù)雜程度越來越高，重難點(diǎn)區(qū)域管線安裝復(fù)雜，深化設(shè)計人員無法準(zhǔn)確把握現(xiàn)場實際情況，容易造成圖紙同施工現(xiàn)場無法匹配，造成返工或變更，使項目進(jìn)度被耽誤。其次目前管線與機(jī)電設(shè)備安裝的定位，基本又施工隊完成某，在建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜的情況下，存在效率低下，空間局限性大，導(dǎo)致施工精度不足的問題，最終體現(xiàn)為機(jī)電安裝工程最終驗收時的設(shè)備安裝精度、管線水平度、垂直度不足的情況。因此基于BIM技術(shù)平臺的輔助技術(shù)采用的是測量機(jī)器人，通過同BIM技術(shù)平臺當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)將BIM模型導(dǎo)入測量機(jī)器人當(dāng)中，進(jìn)行現(xiàn)場校核BIM模型的情況，完成BIM模型的調(diào)整、碰撞點(diǎn)的優(yōu)化。同時以平臺為基礎(chǔ)對個管道、橋架的支架點(diǎn)進(jìn)行分布測量，準(zhǔn)確定位支架點(diǎn)。最后利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，選取放樣點(diǎn)以三維坐標(biāo)的形式進(jìn)行分析并儲存，同時對標(biāo)三維模型，完成數(shù)據(jù)處理工作。
3AR技術(shù)在BIM平臺當(dāng)中的融合使用
1)通過測量機(jī)器人的坐標(biāo)采集功能對BIM平臺運(yùn)用的機(jī)電安裝工程項目進(jìn)行測量，完成現(xiàn)場實際施工現(xiàn)場與三維模型的信息交互(預(yù)判碰撞點(diǎn)位置、優(yōu)化后模型、再次測量、確認(rèn)無誤)。2)根據(jù)測量所獲得的信息及三維建模，進(jìn)行AR二次建模深化，對原有BIM進(jìn)行拆分，并進(jìn)一步處理成按照不同專業(yè)分類的AR虛擬場景模型，分類儲存入機(jī)電安裝企業(yè)已經(jīng)架構(gòu)好的BIM服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，模型的二次深化可以繼續(xù)使用BIM平臺中的Revit軟件，也可以使用3Dmax軟件，但都必須保持?jǐn)?shù)據(jù)格式的一致性即后期協(xié)調(diào)工作-數(shù)據(jù)共享與交換的標(biāo)準(zhǔn)格式做準(zhǔn)備。3)將符合機(jī)電設(shè)備、管道深化模型的模型通過ARToolkit導(dǎo)入在VS2013及以上版本的開放環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)基于AR設(shè)備的機(jī)電安裝、管道安裝與定位系統(tǒng)，成功后檢查程序正確性，修復(fù)BUG，進(jìn)行實時通訊測試，并發(fā)數(shù)容量測試，無問題后即可在相關(guān)設(shè)備上查看虛擬融合的場景，實現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實效果。4)采用BIM放樣機(jī)器人，進(jìn)行現(xiàn)場定位放樣，連接施工作業(yè)。例如管道作業(yè)時，按照預(yù)制管件的拼接流程，對管件進(jìn)行拼裝，同時利用已有該場景的AR模型設(shè)備進(jìn)行查看安裝工藝及步驟，另外通過AR具有的增強(qiáng)現(xiàn)實的能力，對放樣及機(jī)器人已定位的標(biāo)高在設(shè)備上進(jìn)行虛擬安裝查看(設(shè)備可以為手機(jī)及平板，帶有單攝像頭)，為安裝的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。5)利用測量機(jī)器人對施工安裝后的管線或機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)，對安裝管線位置、設(shè)備進(jìn)行復(fù)核檢測，同時利用AR設(shè)備雙攝像頭具有點(diǎn)與點(diǎn)的圖像識別功能，進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備、管道的逆向建模采集，同BIM平臺的模型進(jìn)行三維比較，通過這樣實時的現(xiàn)場驗收數(shù)據(jù)與平臺中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對實現(xiàn)施工驗收過程的真實可靠。
4效益分析
運(yùn)用AR技術(shù)將過去技術(shù)交底的二維圖紙，直接在現(xiàn)場進(jìn)行實時查看和預(yù)覽，使過去對于工人需要較長時間的解釋的工作，時間大大縮短，同時AR和BIM相結(jié)合本身具有先天的優(yōu)勢能夠提供良好的可視化效果，同時使用測量機(jī)器人，能夠作為AR技術(shù)現(xiàn)場施工的實時測量工具，自動化、信息化程度大大的提高，對傳統(tǒng)的機(jī)電安裝工程效率提高有國內(nèi)實施的平安大廈工程數(shù)據(jù)表明有20%以上的提高幅度。
5結(jié)語
綜上所述，基于BIM平臺的AR技術(shù)在機(jī)電安裝工程施工管理中的應(yīng)用，可以說是當(dāng)前建筑工程施工中的一項重要技術(shù)，也是目前建筑信息化大幅提升的具體表現(xiàn)。BIM是技術(shù)手段也是管理手段，通過AR技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬世界與現(xiàn)實世界的實時鏈接，在具體施工過程過程中能夠?qū)τ袉栴}的地方通過測量機(jī)器人實時測量，實時修改模型，發(fā)揮三維模型可視化、簡單易懂的優(yōu)勢，為機(jī)電安裝工程項目建立全過程的信息化服務(wù)。
作者：林海 楊旭東 單位：貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院