BIM放样机器人与三维扫描仪应用实录——幕墙工程篇

   近年来，BIM作为工程建设领域备受追捧的应用技术为建筑行业带来了诸多便利，并得到了业内的广泛认可。随着BIM技术研究的不断深入，对于如何能在深化设计、施工、运维等阶段高效地应用BIM技术，成为了目前BIM技术领域的重要研究课题。

        本文以某项目幕墙工程为例，通过BIM技术与智能硬件的结合使用，采用新型智能放样方法解决了幕墙工程空间点的测量定位难题，为推动BIM在建筑业更广泛深入的应用提供了一定的参考价值。

        1. 工程项目难点

        该项目幕墙工程主要包括玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙和钢结构骨架。测量定位难点在于外立面造型复杂多变，局部为双曲面幕墙，其外形流线与曲线众多，使得双曲幕墙的测量定位成为本项目亟需解决的一大难题，且结构为外挑钢结构桁架，不利于测量放样。幕墙龙骨安装需放出铝板幕墙外边线的控制点以及幕墙分幅线的位置。幕墙部分的Revit模型如图1所示，图2为钢结构桁架现状情况。

     

图1 幕墙 Revit 模型

图 2  钢结构桁架现状情况

         2. 实施流程

        针对该项目外立面造型复杂多变的特点，采用基于BIM的智能测量放样技术，拟定出一个涵括主体结构复核、智能测量放线、安装过程监控、幕墙安装完成后复测验收的新型测量方案，实施流程详见图3。

图 3  实施流程

         3. 现场三维扫描与三维放样

        根据现场钢结构桁架的外挑情况和架站点的通视条件，选择合适的距离设置架站点。完成三维扫描后，得到高精度的点云模型，依据点云数据建立外围结构三维模型，结合设计图纸进行全面复测，复测内容包括：轴线位置、各层标高、垂直度、局部凹凸程度等，点云模型测量情况详见图4。为幕墙深化设计单位优化设计图纸和土建施工单位进行结构修整提供数据支撑。

图 4   点云模型测量

按深化图纸建立放样点文件，现场建立控制点网，并在控制点设站，采用棱镜模式进行现场放样，并标记放样完成点，图5为现场放样流程。

图 5   现场三维放样

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通过三维扫描仪的应用，全面复测了主体结构，结合BIM技术，对幕墙图纸进行了深化，优化了双曲铝板幕墙的布置，应用三维放样机器人完成了铝板幕墙关键点的放线工作，并且在曲面复杂的幕墙部位实施辅助安装定位，幕墙安装完成后进行全面复测。相比传统的放样技术，三维放样的优势在于对每个幕墙单元的单独放样解决了放样误差累计和传递的问题，能有效把控放样 误差在 2mm 内 。通视情况下，三维放样机器人的同级别放样相比传统的全站仪，放样 效率提高 30% 以上 ，并且能够解决更为复杂的放样工作，充分体现出 BIM 智能测量放样技术高精度、高效率、智能化的特点，有效保证了工程的施工质量。