基于bim和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高層鋼結構數字化安裝技術，特別涉及一種基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法。
【背景技術】
[0002]美國有關部門的研宄表明，建筑業的無效工作高達(浪費)57%，而制造業的這個數字是26%，兩者相差21%。可見建筑業的生產效率是很低的，而這種想要大幅度的提高生產效率，那么就會涉及到建筑業技術的變革。在目前階段，實現這種變革的唯一手段就是BM技術，它被稱作是建筑業的第二次革命。
[0003]BIM (Building Informat1n Model)是建筑信息模型的簡稱，1975 年，ChuckEastman提出BIM理念的源頭“Building Descript1n System”(建筑描述系統)。該系統的概念是BIM的概念的起源，提出了三維建筑模型、基于網絡協作平臺的自動更新視圖、工程量自動計算和基于數據庫的進度計劃編排等BIM的關鍵詞，目前BIM主要應用在在結構與管道碰撞檢測、工程造價控制及施工模擬。三維測量技術是一種新興的現代化信息獲取手段，原理是通過高速驅動及配準技術，向被測物體以每秒高達萬次的高頻發射激光束，獲取反射信號并成像的一種技術。三維測量在測量中采集各物體表面點云數據，且速度快、精度高，生成的點云數據經處理可轉換為BM模型數據，常用于建筑物測量維護與仿真、位移控制與外觀結構三維建模、地形測量等。
[0004]在建筑業發展的現階段以及將來，倡導的是建筑業的產業化，提高建筑業的生產效率。鋼結構作為建筑業的一部分，在產業化發展過程中，具有一個代表性的地位。而目前建筑產業化進程中，都主要是通過BM技術來實現的。以前高層鋼結構的生產效率低，精度低，容易發生返工。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法，其根據高層鋼結構高和空間復雜的特點，利用BIM和三維測量技術，將構件安裝過程信息可視化和直觀化，并與設計相校核，實現構件的精確安裝，以期提高鋼結構施工的生產效率。
[0006]本發明提供一種基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法，其特征在于，所述基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法包括以下步驟:
步驟一，利用BIM技術，根據設計院出的施工圖，第三方單位建出高層鋼結構的BIM三維數字模型，并通過相關審查確認；或未來階段是由設計院直接提供高層鋼結構的BIM三維數字模型。之后將這個BM三維數字模型存入對比系統；
步驟二，現場安裝三維測量系統，布設合適控制點和建立控制網，進行鋼結構安裝，由三維測量測出現場構件安裝結果的點云模型，通過無線設備輸入對比系統；
步驟三，在對比系統中，對比系統對點云模型進行處理，之后通過對比BM三維數字模型和現場安裝的點云模型，計算最大誤差S ;
步驟四，若最大誤差δ > δ V Sci為實際鋼結構安裝的允許誤差限，對比系統會根據點云模型相對于BIM三維數字模型的差異，給出現場安裝調整辦法的指示，重新進行步驟二中的鋼結構安裝部分和步驟三，直到滿足S ( δ0；
步驟五，現場構件位置誤差滿足要求之后，進行構件的錨固，從而實現高層鋼結構構件的精確安裝。
[0007]優選地，所述基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法采用以下三個模塊:
BM三維數字模型，BM三維數字模型的產生主要是依靠第三方單位，未來發展階段是由設計院直接提供；
三維測量系統，三維測量系統包括三維掃描儀、定位裝置、其他輔助測量設備以及附屬設備，三維測量系統通過現場測量，提供構件現場吊裝的位置并及時產生結構安裝結果的點云模型；
對比系統，對比系統存儲有高層鋼結構的BM三維數字模型，將構件安裝過程信息可視化和直觀化的展示出來，通過將BM三維數字模型與及時獲得的點云模型進行對比，實現鋼結構的現場精確安裝。
[0008]本發明具有以下有益效果:將BM技術應用到鋼結構現場安裝上，通過三維測量的實時性，及時反映實際安裝的結果，并與設計相比較，及時發現問題，避免返工；在當前施工辦法中，三維測量只是在鋼結構一部分工程安裝完成之后進行，再將測量出的模型與設計模型進行人工對比，校核安裝，在這里三維測量貫穿整個安裝過程，很大的提高了安裝精度；本發明還有個最大不同之處，使用的是點云模型，而不是由點云數據而建的表面模型，現階段施工辦法中，后期會根據測量的點云模型，建出結構的表面模型，來校核安裝，這個建出表面模型的過程周期長，花費大，處理之后精度也會下降，此處直接使用原始點云模型，精度會更高。特別是高層以及超高層鋼結構安裝出現誤差，若沒有及時發現，對整個工程的影響是很巨大的。而且這個及時發現問題的技術對鋼結構施工效率的提高也是顯而易見的。
【附圖說明】
[0009]圖1是適用于當前階段的基于BM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法的原理框圖；
圖2是適用于未來發展階段的基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法的原理框圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖，對這種基于BIM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法作進一步詳細說明。結合說明書摘要和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施過程。
[0011]結合現階段BM技術實施辦法和圖1，本發明基于BM和三維測量的高層鋼結構數字化安裝方法包括以下步驟:
步驟一，第三方單位(BIM咨詢公司)，利用BIM技術，根據設計院出的施工圖，建出高層鋼結構的BM三維數字模型，并通過相關審查確認，之后將這個模型存入對比系統。具體來說，第三方單位出高層鋼結構的BIM三維數字模型送由相關審核單位審查，審查通過之后，成為可使用的BIM三維數字模型，這是適用現階段建筑業生產過程的。在施工過程中，會涉及到設計變更或是現場施工出現不可逆的問題，這時BIM三維數字模型需要做調整，再由相關單位審查通過后，成為新階段的可使用BIM三維數字模型，也就是說BIM三維數字模型會根據情況實時調整。將可使用的BM三維數字模型存入對比系統；
步驟二，現場安裝三維測量系統，布設合適控制點和建立控制網，進行鋼結構安裝，由三維測量測出現場構件安裝結果的點云模型，通過無線設備輸入對比系統。具體來說，對于具體構件，由系統確定具體安裝位置，根據施工設計進行鋼結構吊裝。構件吊裝到預設的大致位置之后，由相關輔助設備，對構件進行微調整至預設位置，由三維測量系統及時測出現場構件安裝結果的點云模型，通過無線設備傳輸輸入對比系統；
步驟三，在對比系統中，對比系統首先對輸入的點云模型進行坐標變換和除燥處理。坐標變換是將現場測量的點云模型的坐標信息轉換成和BIM設計模型信息一致。除燥是將測量到的其他不需要的點云數據清除；之后，系統根據點云模型坐標相關信息，查找出BIM三維數字模型