CN108334678A - 施工管理系统和方法 - Google Patents

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Abstract

施工管理系统和方法。建筑物的施工的施工管理系统，起重机械将建筑物部件移动至安装位置，该系统包括中央计算单元，中央计算单元提供包括施工计划的建筑物信息模型，施工计划包括建筑物的施工的目标状态、建筑物的实际施工状态的三维模型及部件的三维模型，中央计算单元基于施工计划、当前施工状态模型及部件模型确定部件的安装位置，其特征在于，该系统包括：机械控制单元，其生成移动信息以借助起重机械将部件移动至安装位置；姿态确定单元，其在部件被起重机械提起的同时实时并按六自由度确定部件的位置和取向，基于部件的确定的位置和取向生成姿态数据，实时将姿态数据提供给机械控制单元，机械控制单元基于姿态数据实时生成移动信息。

Description

施工管理系统和方法
技术领域
本发明涉及用于一结构的建筑工地的施工管理系统，并且涉及用于借助于起重机或其它起重机械将一建筑物部件移动至建筑物的安装位置的方法，其中，所述安装位置利用建筑物信息模型(BIM：Building Information Model)来确定，并且在所述建筑物部件的起吊期间，所述部件的位置和取向实时且六自由度地确定。
背景技术
在诸如建筑施工和土木工程、规划、进度观察、文件编制的一般施工工作领域，适当的核算是重要的关键因素。在许多情况下，那些方面具体因所涉及的多方、波动的人力和/或客观资源、最终结果的增加的复杂性、更紧张的日程安排、增加的人力资源成本等而变得越来越复杂和动态。以前由单个管理者规划和监督的工作现在对于一个人来说过于复杂，而将工作分配给更多的人往往导致工作领域接口方面的错误。
因此，在这个技术领域尝试了扩大自动化和计算机化。例如，在建筑施工领域，文献EP 2 629 210、JP 5489310、CN 103886139、US 2014/268064以及US 2014/192159给出了所谓的BIM系统方法的示例。
在建筑物或其它大型结构的施工领域，在施工期间测量建筑物也是已知的，因为与规划的布局的偏差是常见问题。从WO 2014/056825 A1中进一步知道，要被安装至建筑物的新部件例如可以在运送至该建筑工地之前或之后加以测量，以便根据所确定的偏差来确定该部件的最佳配合安装位置。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于结构的建筑工地的改进施工管理系统。另一目的是提供一种用于借助于起重机将建筑物部件定位在建筑物的安装位置处的改进方法。
特定目的是提供允许更快速定位并由此安装建筑物部件的这种系统和方法。
另一目的是提供允许以更高精度来安装建筑物部件的这种系统和方法。
本发明的另一目的是提供允许以更少劳动力来安装建筑物部件的这种系统和方法。
这些目的中的至少一个目的通过根据权利要求1所述的施工管理系统、根据权利要求10所述的方法，和/或本发明的附属权利要求来实现。
本发明的第一方面涉及一种用于建筑物的施工的施工管理系统，其中，至少一个起重机械(例如，起重机)被用于将至少一个建筑物部件移动至所述建筑物上的安装位置，所述系统包括具有计算装置和数据存储部的中央计算单元，所述中央计算单元提供至少包括施工计划的建筑物信息模型，所述施工计划包括所述建筑物的施工的目标状态、所述建筑物的实际施工状态的三维模型以及所述部件的三维模型，其中，所述中央计算单元适于基于所述施工计划、基于当前施工状态的模型并且基于所述部件的模型，确定用于所述部件的所述安装位置。
优选的是，所述安装位置是最佳配合安装位置并且具体还包括安装取向。所述部件可以是独特的，或者是大量基本相同物品中的一个。
根据本发明的这个方面，所述施工管理系统包括机械控制单元和姿态确定单元。所述机械控制单元适于生成移动信息以允许借助于所述起重机械将所述部件移动至所述安装位置。所述姿态确定单元(例如，包括激光跟踪仪)适于在所述部件被所述起重机械(例如，借助于所述起重机)提起的同时，实时且六自由度(6dof)地确定所述部件的位置和取向，基于根据所述部件的所确定的位置和取向来生成姿态数据，并且将所述姿态数据实时提供给所述机械控制单元，其中，所述机械控制单元适于基于所述姿态数据实时生成所述移动信息。
代替仅确定安装位置，可选地，可以按六自由度确定安装姿态(还包括安装取向)。在所述施工管理系统的一个实施方式中，所述中央计算单元适于基于所述施工计划、基于当前施工状态的模型并且基于所述部件的模型，确定所述部件的安装姿态，所述安装姿态包括所述安装位置和安装取向。所述移动信息具体包括有关所述部件相对于所述安装位置的位置以及所述部件相对于所述安装取向的取向的信息。
所述系统的一个实施方式中的所述姿态确定单元包括至少一个关节臂坐标测量机(CMM)，所述CMM适于在所述安装位置确定所述部件相对于所述安装位置的位置和所述部件相对于所述安装取向的取向。可以根据所述关节臂的范围定位在所述安装位置处或其附近。另选的是，所述CMM可以设置在所述部件本身上或者设置在所述起重机械的一零件上(在起重机的情况下，例如，起重机齿轮(crane gear))。这种关节臂CMM是本领域已知的，并且例如在文献EP 2 108 917 A1、US 7,395,606 B2以及US 8,099,877 B2中进行了公开。
所述关节臂可以用第一端部连接至所述建筑物的限定点，并且用第二端部连接至所述部件的限定点。
根据另一实施方式，所述中央计算单元适于确定从所述部件的确定的位置到所述安装位置的移动路径，并且所述移动信息包括用于沿着所述移动路径移动所述部件的移动指令。所述机械控制单元适于基于所述移动指令来自动控制所述起重机械，和/或包括显示器，并且适于向所述起重机械的操作员可视地提供所述移动指令。
所述起重机械例如可以起重机，例如，移动式起重机或塔式起重机)、叉车或有人驾驶或无人驾驶的飞行器(UAV)，如直升机或飞艇。
在特定实施方式中，所述起重机控制单元适于向包括显示器并适于向所述用户可视地提供所述移动指令的现场装置提供所述移动指令。
根据所述施工管理系统的另一实施方式，所述机械控制单元适于向位于所述安装位置处或所述安装位置附近的用户提供所述移动信息。可选地，所述用户可以是所述起重机械的操作员，所述操作员例如借助于遥控器从所述安装位置操作所述起重机械。所述机械控制单元还可以适于向包括显示器并适于向所述用户可视地提供所述移动信息的现场装置提供所述移动信息。在特定实施方式中，所述现场装置可以是所述起重机械的遥控器。
在一个实施方式中，所述施工管理系统包括测量仪器，该测量仪器适于确定所述建筑物的所述实际施工状态的所述3D模型，和/或所述部件的所述3D模型。所述测量仪器例如可以是激光扫描仪。
根据另一实施方式，所述姿态确定单元包括至少一个可移动GNSS(全球导航卫星系统)装置，所述可移动GNSS装置可附接至所述部件和/或可附接至所述部件在起吊期间被固定至的起重机齿轮，所述可移动GNSS装置特别是至少两个可移动GNSS装置，所述可移动GNSS装置提供表示所述部件的位置的第一GNSS数据。所述GNSS装置特别包括GNSS天线。
根据一个实施方式，所述姿态确定单元包括提供固定GNSS数据的至少一个固定GNSS装置，特别是至少两个固定GNSS装置，并且适于基于所述第一GNSS数据并且基于所述固定GNSS数据来至少确定所述部件的位置。
根据所述施工管理系统的另一实施方式，所述姿态确定单元包括至少一个测量装置，特别是至少两个测量装置，所述测量装置适于按三个位置自由度来确定附接至所述部件和/或附接至所述起重机械的、所述部件在提起期间被固定至的第一零件(例如，起重机的装置)的回射器的位置，提供表示所述部件的位置和取向的测量数据，特别是其中，所述至少一个测量装置是适于跟踪所述回射器的激光跟踪仪。
根据一个实施方式，所述至少一个测量装置具有摄像机装置，该摄像机装置适于连续捕捉测量辅助物的图像，该测量辅助物包括被设置在所述摄像机的图像中并且可识别的特征，以允许按三个旋转自由度来确定取向。具体来说，所述回射器是所述测量辅助物的一部分。
例如，在EP 2 980 526 A1中公开了这样一种激光跟踪仪，即，该激光跟踪仪适于在确定相距所述回射器的距离的同时跟踪回射器，并且具有用于确定测量辅助器的取向的摄像机。
在另一实施方式中，所述至少一个测量装置具有可确定所述部件的所述位置和取向的测量区，其中，所述方法包括将所述部件移动到所述测量区中。具体来说，基于所述建筑物的所述当前施工状态的所述三维模型来确定所述测量区，和/或在所述部件未处于所述测量区时借助于GNSS装置来确定所述部件的位置。
根据所述系统的另一实施方式，所述中央计算单元适于预测所述部件和/或用于将所述部件连接至所述建筑物的固定装置的尺度变化，所述尺度变化在安装所述部件之前(例如，在所述部件移动期间)或者在安装所述部件之后发生，并且在确定所述安装位置时考虑这些变化。
根据所述系统的另一实施方式，所述姿态确定单元适于监测所述部件至所述安装位置的距离，并且仅在所述距离低于预定义阈值时，按6dof确定所述部件的所述位置和取向，所述阈值例如还取决于所述部件的尺寸。
另选或另外地，随着所述部件接近所述安装位置，所述姿态确定单元可以适于以越来越高的准确度来确定所述部件的位置(和取向)，(即，与所述部件几乎处于所述安装位置相比，如果所述部件仍然远离所述安装位置，则精度或重复率较低。
根据所述系统的另一实施方式，所述姿态确定单元包括至少一个测量装置和至少一个固定GNSS装置，其中，所述至少一个测量装置具有可确定所述部件的所述位置和取向的三维测量区(即，在所述测量区之外，不能确定所述部件的所述位置和取向)。
所述GNSS装置因而适于即使在所述部件处于所述测量区之外时也确定所述部件的位置。所述中央计算单元适于至少基于所述当前施工状态的模型来确定所述测量区(或者相应地，所述测量区的边界)，其中，所述方法包括以下步骤：将所述部件移动到所述测量区中，并且所述机械控制单元适于生成移动信息以允许借助于所述起重机械将所述部件移动到所述测量区中。
本发明的第二方面涉及一种用于借助于起重机械(即，起重机)，特别是利用根据第一方面所述的施工管理系统，将建筑物部件定位在建筑物的安装位置处的方法。
所述方法包括以下步骤：提供至少包括施工计划的建筑物信息模型，该施工计划包括所述建筑物的施工的目标状态、所述建筑物的当前施工状态的三维模型以及所述部件的三维模型。所述方法还包括以下步骤：基于所述施工计划、基于所述当前施工状态的所述模型并且基于所述部件的所述模型，确定所述部件的所述安装位置，并且借助于所述起重机械提起所述部件，例如，借助于所述起重机起吊所述部件。
根据本发明，所述方法还包括以下步骤：
-在所述部件被提起的同时，实时且六自由度地确定所述部件的位置和取向(姿态)；
-基于所述部件的所确定的位置和取向来生成姿态数据；
-基于所述姿态数据，实时生成移动信息；以及
-借助于所述起重机械，根据所述移动信息将所述部件移动至所述安装位置。
根据所述施工管理系统的一个实施方式，提供所述部件的所述三维模型包括以下步骤：特别是借助于激光扫描仪来测量所述部件。
根据所述施工管理系统的另一实施方式，提供所述建筑物的所述当前施工状态的所述三维模型的步骤包括：特别是借助于激光扫描仪来测量所述建筑物。
在一个实施方式中，确定所述安装位置的步骤包括：预测所述部件和/或用于将所述部件连接至所述建筑物的固定装置的尺度变化，所述变化在移动所述部件期间和/或在安装所述部件之后发生。
在另一实施方式中，随着所述部件接近所述安装位置，以越来越高的准确度确定所述部件的所述位置和取向。
在又一实施方式中，确定所述部件的所述位置和取向的步骤包括：借助于至少一个测量装置，特别是至少两个测量装置，确定附接至所述部件和/或附接至所述起重机械的、所述部件在提起期间被固定至的第一零件(例如，附接至起重机的、所述部件在起吊期间被固定至的起重机齿轮)的回射器的位置，特别是其中，所述回射器由所述至少一个测量装置来跟踪。
根据本方法另一实施方式，监测所述部件至所述安装位置的距离，其中，仅在所述距离低于阈值时，按六自由度确定所述部件的所述位置和取向。另选或另外地，随着所述部件接近所述安装位置，以越来越高的准确度确定所述部件的所述位置和取向。
在一个实施方式中，所述至少一个测量装置具有可确定所述部件的所述位置和取向的测量区，并且所述方法包括将所述部件移动到所述测量区中。
所述测量区可以基于所述建筑物的所述当前施工状态的所述三维模型来确定，并且在所述部件未处于所述测量区时，可以借助于GNSS装置来确定所述部件的位置。
本发明的另一方面涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在机器可读介质上的程序代码，或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施，并且具有特别是当在根据本发明第一方面所述的施工管理系统的计算装置上运行时，用于至少执行根据本发明第二方面所述的方法的下列步骤的计算机可执行指令：
-在所述部件被提起的同时，实时且六自由度地确定所述部件的位置和取向(姿态)；
-基于所述部件的所确定的位置和取向来生成姿态数据；以及
-基于允许将所述部件移动至所述安装位置的所述姿态数据，实时生成移动信息。
附图说明
下面，通过参照伴随附图的示例性实施方式，对本发明进行详细描述，其中：
图1a和图1b示出了具有建筑物的施工的建筑工地和要借助于起重机定位在该建筑物上的墙壁部件；
图2例示了根据本发明的施工管理系统的示例性实施方式；
图3、图4和图5示出了根据本发明的施工管理系统的姿态确定单元的三个示例性实施方式，所述姿态确定单元用于借助于GNSS系统按六自由度来确定图1a和图1b的墙壁部件的姿态；
图6和图7示出了根据本发明的施工管理系统的姿态确定单元的两个示例性实施方式，所述姿态确定单元用于借助于测量装置按六自由度来确定图1a和图1b的墙壁部件的姿态；
图8例示了将墙壁部件定位在安装位置处；以及
图9示出了例示根据本发明的方法的示例性实施方式的流程图。
具体实施方式
在图1a和图1b中，示出了本领域通常已知的建筑工地。建筑工地包括正在施工的建筑物30以及要借助起重机60定位在建筑物30上的墙壁部件20。除了建筑物，施工体(construction)当然也可以是或者包括基础设施，如公路或铁路。
如图1a所示，为了起吊，可以将部件20固定至起重机60的齿轮62上。然后，部件20通过由起重机操作员(未示出)操作的起重机60朝向建筑物30上的安装位置32移动，以紧挨着已存在的墙壁部件31安装。在图1b中，部件20已经到达建筑物30的安装位置附近。两名施工工人8将部件20人工移动至安装位置，以便使其紧挨着已存在的墙壁部件31并且安装在建筑物30的固定件36上。
在图2中，描绘了根据本发明的施工管理系统1的示例性实施方式。
系统1包括具有计算装置11和数据存储部12的计算机系统10。该系统还包括姿态确定单元2和起重机控制单元3。在所示示例中，系统1还包括施工体测量单元4和部件测量单元5。计算机系统10可以可选地调整为服务器集群、云或类似装置。
施工体测量单元4和部件测量单元5适于测量一施工体(例如，图1a的建筑物30)和新部件(例如，图1a的墙壁部件20)，并且分别生成描述实际施工状态74和新部件的实际状态75的测量数据。这些竣工数据集74、75和建筑物模型72(例如，包括建筑物的施工的目标状态的施工计划)被存储在数据存储部12中作为建筑物信息模型的一部分。数据存储部12适于向计算单元11提供数据(即，建筑物模型72、实际施工状态74以及新部件的实际状态75，计算单元11包括具有计算机可执行指令的程序代码，计算机可执行指令用于基于所提供的数据72、74、75计算新部件在该施工体上的安装位置32，特别是最佳配合安装位置32。计算机系统10适于将所确定的安装位置32提供给起重机控制单元3。
确定安装位置32是通过虚拟配合来执行的，并且优选地还包括确定该部件在安装位置32处的安装取向，即，以六自由度确定安装姿态。
如果存在用于安装的超过一个部件，则确定安装位置32还可以包括确定这些部件将被安装的顺序。
姿态确定单元2适于在新部件被起重机起吊的同时，确定该新部件的姿态26，即，其在六自由度下的位置和取向。包括关于所确定的姿态26的信息的姿态数据被实时地生成并提供给起重机控制单元3。
起重机控制单元3适于使用由计算机系统10提供的安装位置32和由姿态确定单元2实时提供的姿态数据来生成针对起重机的移动指令63。移动指令63可以包括用于该新部件到安装位置32的最佳移动路径。
起重机控制单元3优选地设置在起重机上。起重机控制单元3可以包括显示器，并且适于向起重机的操作员可视地提供移动指令63，或者适于基于移动指令63来自动地控制起重机60。如果起重机由不位于起重机60中的操作员(例如，从安装位置控制起重机的操作员)操作，则起重机控制单元3也可以适配为手持装置或者将移动指令63提供给手持式装置。
当然，代替起重机，也可以使用适于将建筑物部件定位在安装位置处的其它起重机械。这种起重机械包括叉车以及有人驾驶或无人驾驶的飞行器，诸如直升机或飞艇。
在图3至图7中，示出了根据本发明的施工管理系统的姿态确定单元的示例性实施方式，姿态确定单元借助于GNSS系统或者借助于至少一个测量装置以六自由度确定图1a和图1b中所示的墙壁部件的姿态。
图3示出了图1a的情形，其中设置姿态确定单元，以在墙壁部件20从起重机60悬挂下来并朝向建筑物30上的安装位置32移动的同时确定墙壁部件20的姿态。姿态确定单元包括两个GNSS天线42，每个GNSS天线42都适于与诸如GPS的全球导航卫星系统(GNSS，由卫星40表示)一起工作，以确定GNSS天线42的位置。在该实施方式中，GNSS天线42直接布置在部件20上以允许确定部件20的位置和取向。姿态确定单元包括从GNSS天线42实时接收表示GNSS天线42在全局坐标系中的位置的位置数据的计算单元(未示出)，并且计算部件20的姿态。姿态数据然后被发送至起重机控制单元以控制起重机60。
在图4的实施方式中，姿态确定单元还包括被布置在建筑物30上的固定GNSS天线43。计算单元还从这些固定GNSS天线43实时接收位置数据，并且适于将该位置数据与来自部件20上的可移动GNSS天线42的位置数据进行比较。与仅确定可移动GNSS天线42的位置的配置相比，这允许以更高的精度确定部件20的移动。
在图5的实施方式中，姿态确定单元包括布置在起重机60上(即，起重机臂上(如这里所示)和起重机塔上(未示出))的附加GNSS天线41。另外，可移动GNSS天线42被安装在起重机齿轮62上，而不是被直接连接至被吊起的部件20。
图6示出了包括两个测量装置50的姿态确定单元的另一实施方式。这些测量装置可以适配为经纬仪，并且测量到设置在已知位置处的部件20或齿轮62上的回射器52的距离和角度。
在图7中，测量装置50包括摄像机，并且在齿轮62上设置回射器作为测量辅助物55的一部分，测量辅助物55包括多个特征，这些特征被设置在摄像机的图像中并且可在摄像机的图像中识别，以允许确定测量辅助物55的取向，并且由此按三个旋转自由度确定齿轮62和部件20的取向。为了以这种方式确定部件的姿态，一个测量装置50就足够了。可选的是，所述至少一个测量装置50适配为提供用于跟踪回射器的跟踪功能的激光跟踪仪和用于确定测量辅助物55的取向的摄像机。
另选或者另外地，可以设置关节臂CMM，以直接在安装位置32处高精度地测量该部件的姿态。CMM可以设置在建筑物30上，在安装位置32附近定位在CMM的基部上。关节臂的第一端部连接至该基部，并且第二端部连接至部件20的预定点。CMM可以包括探头，特别是触觉探头，以测量一点相对于所述基部的位置。由此，通过用探头接触部件20的预定点，该探头可以确定所述点的相对位置。可选地，该探头适于确定该点处的表面的取向，从而允许确定部件20的相对取向(6dof探头)。另选的是，CMM可以设置在部件20上或齿轮62上，同样接触建筑物30的预定点。可选地，可以使用两个或更多个CMM来确定两个或更多个点的位置，从而允许确定取向。
优选地，关节臂的第二端部固定地附接至该点，直到部件20被安装为止。可以将连接器定位在适于连接至关节臂的预定点处。另选的是，关节臂可以适于连接至部件20的特征或表面。
探头或关节臂的第二端部可以人工进行附接。另选的是，如果关节臂可以借助于马达来致动，则借助于测量装置50，部件20和/或该关节臂可以被引导成使得利用该探头或臂的端部接触该点并建立连接可以自动地发生。
图8示出了将部件20定位在安装位置32处，其中，工人8将部件20紧挨着现有部件31地安装在所设置的固定装置36上。本实施方式中的姿态确定单元包括GNSS天线42，GNSS天线42被安装在起重机齿轮62上并且适于利用借助于GNSS40获取的位置数据来确定部件20的姿态。姿态确定单元还包括两个测量装置50(例如，激光跟踪仪)，两个测量装置50被布置在建筑物30上并且适于通过测量到安装在起重机装置62上的测量辅助物55的回射器的距离并检测测量装置50的摄像机的图像中的测量辅助物55的特征来确定部件20的6dof姿态。
部件20的姿态需要以比针对安装位置32处的部件20的安装公差高的准确度来确定。典型的安装公差例如为每米两毫米。因此，至少一个测量装置50优选地定位成离安装位置32不太远并且适于以足够的准确度(例如，在亚毫米范围内)确定姿态。这样的测量装置可能也被适配为定位在安装位置32处的关节臂坐标测量机。
在起吊的同时，部件20可能始终不在测量装置50的测量区中(即，被定位成使得测量装置50可看到测量辅助物55)，使得贯穿整个起吊操作都无法借助于测量装置50来确定部件20的姿态。因此，当部件20和测量辅助物55处于所述测量区之外时，GNSS天线42可以提供一位置并且可选地还提供取向。
因为建筑物30的实际施工状态的三维模型可用并且测量装置50的位置已知，所以确定测量区的边界是可能的。因此，利用由GNSS天线42提供的位置，能够生成用于将部件20引导到测量区中的移动指令。
仅当部件20几乎到达其被确定的安装位置32(或安装姿态)时，才需要以高精度和六自由度来确定部件20的位置和取向。因此，随着该部件接近安装位置32，可以用越来越高的准确度确定部件20的位置和取向。
而且，虽然部件20仍然远离安装位置32，但为了生成移动指令，可以仅确定部件20的位置，或者位置和少于三个旋转自由度。在这种情况下，可以开始对部件姿态的高精确6dof测量，例如，在部件20的所确定的距离下降到阈值以下时。
可选地，可以将移动指令连同关于部件20的确切安装姿态和/或所确定的位置和取向的信息一起提供给安装位置处的工人8，以便易于人工地将部件20移动成准确的安装姿态。
图9是例示根据本发明的方法100的流程图。在第一步骤110中，提供要安装至一施工体的新部件。接着，例如借助于激光扫描仪对新部件进行测量，使得该部件的3D竣工模型(3D as-built model)被提供115为建筑物信息模型(BIM)70的一部分。同样地，测量122该施工体，特别是借助于一个或更多个激光扫描仪。随后，提供该施工体的3D竣工模型125，作为BIM 70的一部分。作为BIM 70的一部分，还提供120包括施工的目标状态的施工计划。利用由BIM 70所提供的信息，即，施工计划和施工体和新部件的3D竣工模型，确定130该新部件的最佳安装姿态。鉴于原来的计划和竣工状态，最佳安装姿态包括该部件在其要安装至现有施工体的、六自由度的安装位置和安装取向。
然后将新部件吊起111，即，附接至起重机并由起重机升高，从起重机的吊杆悬挂起来，其中，起重机被定位并适于将该部件移动至在步骤130中确定的安装姿态。
然后，在步骤140中，在部件被吊起并朝向所述安装位置移动的同时，按六自由度连续确定部件的姿态。相对于安装位置来确定姿态。这直接地(即，按照安装位置标记公共局部坐标系的原点的这种方式)或者间接地(例如，按照姿势和安装位置二者都在全局或局部坐标系中被指配坐标的这种方式)来进行。
在步骤145中，将部件的姿态与安装姿态进行比较。如果姿态相同，则将新部件安装160在建筑物上。如果它们不相同，则基于在步骤130中确定的安装姿态并基于步骤140的部件的连续确定的姿态来创建150起重机移动指令。移动指令的这种创建150实时发生，并且与技术上所需相比，没有来自该部件的姿态检测140的更多延迟。
起重机随后根据起重机移动指令移动155，从而改变被起吊的部件的姿态，然后再次确定其是步骤140。起重机可以基于移动指令自动地移动，或者将移动指令提供给起重机的操作员(即，在屏幕上可视地提供)。
继续该循环，直到在步骤145中确定姿态相同并且将部件安装160好为止。另外，可以将该移动指令提供给安装该部件的工人，以便允许他们以高精度人工地将该部件移动到安装位置。
尽管上面例示了本发明，但部分参照一些优选实施方式，必须明白，可以做出这些实施方式的许多修改和不同特征的组合。这些修改全部落入所附权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种用于建筑物(30)的施工的施工管理系统(1)，其中，至少一个起重机械(60)用于将至少一个建筑物部件(20)移动至所述建筑物(30)上的安装位置(32)，所述至少一个起重机械特别是起重机，所述施工管理系统包括中央计算单元(10)，该中央计算单元具有计算装置(11)和数据存储部(12)，所述中央计算单元(10)提供建筑物信息模型(70)，所述建筑物信息模型至少包括：
-施工计划(72)，该施工计划包括所述建筑物(30)的施工的目标状态；
-所述建筑物(30)的实际施工状态的三维模型(74)；以及
-所述部件(20)的三维模型(75)，
其中，所述中央计算单元(10)适于基于所述施工计划(72)、基于当前施工状态的三维模型(74)并且基于所述部件(20)的三维模型(75)，来确定所述部件(20)的所述安装位置(32)，
其特征在于，所述施工管理系统包括：
-机械控制单元(3)，该机械控制单元适于生成移动信息以允许借助于所述至少一个起重机械(60)将所述部件(20)移动至所述安装位置(32)；以及
-姿态确定单元(2)，该姿态确定单元适于
■在所述部件(20)借助于所述起重机械(60)被提起的同时，实时并且按六个自由度来确定所述部件(20)的位置和取向(26)；
■基于所述部件(20)的所确定的位置和取向(26)来生成姿态数据；以及
■将所述姿态数据实时提供给所述机械控制单元(3)，
其中，所述机械控制单元(3)适于基于所述姿态数据实时生成所述移动信息。
2.根据权利要求1所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
所述中央计算单元(10)适于基于所述施工计划(72)、基于所述当前施工状态的三维模型(74)并且基于所述部件(20)的三维模型(75)，来确定所述部件(20)的安装姿态，所述安装姿态包括所述安装位置(32)和安装取向，特别是其中，所述移动信息包括有关以下各项的信息
-所述部件(20)相对于所述安装位置(32)的位置；以及
-所述部件(20)相对于所述安装取向的取向。
3.根据权利要求2所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
所述姿态确定单元(2)包括至少一个关节臂坐标测量机，特别是包括至少两个关节臂坐标测量机，所述至少一个关节臂坐标测量机适于在所述安装位置(32)处确定
-所述部件(20)相对于所述安装位置(32)的位置；以及
-所述部件(20)相对于所述安装取向的取向，
特别是其中，所述关节臂能够用第一端部连接至所述建筑物(30)的限定点，并且用第二端部连接至所述部件(20)的限定点。
4.根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
-所述中央计算单元(10)适于确定从所述部件(20)的确定的位置到所述安装位置(32)的移动路径，并且
-所述移动信息包括用于沿着所述移动路径移动所述部件(20)的移动指令(63)，
其中，所述机械控制单元(3)
-适于基于所述移动指令(63)来自动地控制所述起重机械(60)，和/或
-包括显示器，并且适于向所述起重机械(60)的操作员可视地提供所述移动指令(63)，
特别是其中，所述起重机械(60)是
-起重机，特别是移动式起重机或塔式起重机，
-叉车，或
-有人驾驶或无人驾驶的飞行器，特别是直升机或飞艇。
5.根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，
其特征在于：
所述机械控制单元(3)适于向处于所述安装位置(32)处的用户提供所述移动信息，特别是其中，
-所述用户是所述起重机械(60)的操作员，所述操作员从所述安装位置(32)操作所述起重机械(60)，和/或
-所述机械控制单元(3)适于向现场装置提供所述移动信息，所述现场装置包括显示器并且适于向所述用户可视地提供所述移动信息。
6.根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，
其特征在于包括：
测量仪器，所述测量仪器特别包括激光扫描仪，所述测量仪器适于提供
-所述建筑物(30)的所述实际施工状态的三维模型，和/或
-所述部件(20)的三维模型。
7.根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
所述姿态确定单元(2)包括至少一个可移动GNSS装置(42)，特别是包括至少两个可移动GNSS装置(42)，所述可移动GNSS装置能够附接至所述部件(20)和/或能够附接至所述起重机械(60)的第一零件(62)，所述部件(20)在被提起期间固定至所述第一零件，所述可移动GNSS装置提供表示相应的所述GNSS装置(42)的位置的第一GNSS数据。
8.根据权利要求7所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
所述姿态确定单元(2)
-包括至少一个固定GNSS装置(43)，特别是包括至少两个固定GNSS装置(43)，所述固定GNSS装置提供固定GNSS数据，并且
-适于基于所述第一GNSS数据并且基于所述固定GNSS数据，至少确定所述部件(20)的位置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，
其特征在于，
所述姿态确定单元(2)包括至少一个测量装置(50)，特别是包括至少两个测量装置(50)，所述测量装置适于按三个位置自由度来确定附接至所述部件(20)和/或附接至所述起重机械(60)的第一零件(62)的回射器(52)的位置，所述部件(20)在起吊期间被固定至所述第一零件(62)，所述测量装置提供表示所述部件(20)的所述位置和取向(26)的测量数据，特别是其中，所述至少一个测量装置(50)
-适于跟踪所述回射器(52)，和/或
-具有摄像机，该摄像机适于连续捕捉测量辅助物(55)的图像，该测量辅助物包括所述回射器(52)和特征，所述特征被设置在所述摄像机的图像中并且能够在所述摄像机的图像中识别，以允许按三个旋转自由度来确定取向。
10.一种借助于起重机械(60)，特别是利用根据前述权利要求中任一项所述的施工管理系统(1)，将建筑物部件(20)定位在建筑物(30)的安装位置(32)处的方法(100)，该方法(100)包括以下步骤：
-提供(115、120、125)建筑物信息模型(70)，所述建筑物信息模型至少包括
■施工计划(72)，该施工计划包括所述建筑物(30)的施工的目标状态；
■所述建筑物(30)的当前施工状态的三维模型(74)；以及
■所述部件(20)的三维模型(75)，
-基于所述施工计划(72)、基于所述当前施工状态的三维模型(74)并且基于所述部件(20)的三维模型(75)，来确定(130)所述部件(20)的所述安装位置(32)，以及
-借助于所述起重机械(60)提起(111)所述部件(20)，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-在所述部件(20)被提起的同时，实时并且按六个自由度来确定(140)所述部件(20)的位置和取向(26)；
-基于所述部件(20)的所确定的位置和取向(26)来生成姿态数据；
-基于所述姿态数据，实时生成(150)移动信息；以及
-借助于所述起重机械(60)，根据所述移动信息将所述部件(20)移动(155)至所述安装位置(32)。
11.根据权利要求10所述的方法(100)，
其特征在于，
确定(130)所述安装位置(32)包括：预测所述部件(20)和/或用于将所述部件(20)连接至所述建筑物(30)的固定装置(36)的尺度变化，所述尺度变化在移动(155)所述部件(20)期间和/或在安装(160)所述部件(20)之后发生。
12.根据权利要求10或11所述的方法(100)，
其特征在于，
-监测所述部件(20)至所述安装位置(32)的距离，其中，仅在所述距离低于阈值时，按六个自由度确定(140)所述部件(20)的所述位置和取向(26)，和/或
-随着所述部件接近所述安装位置(32)，以越来越高的准确度确定(140)所述部件(20)的所述位置和取向(26)，
特别是其中，所述部件(20)的所述位置和取向(26)借助于被定位在所述安装位置(32)处的关节臂坐标测量机来确定。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法(100)，
其特征在于，
确定(140)所述部件(20)的所述位置和取向(26)包括：借助于至少一个测量装置(50)，特别是借助于至少两个测量装置(50)，来确定附接至所述部件(20)和/或附接至所述起重机械(60)的第一零件(62)的回射器(52)的位置，所述部件(20)在被提起期间固定至所述第一零件，特别是其中，
-所述起重机械(60)是起重机并且所述第一零件(62)是起重机齿轮，和/或
-所述回射器由所述至少一个测量装置(50)跟踪。
14.根据权利要求13所述的方法(100)，
其特征在于，
所述至少一个测量装置(50)具有能够确定所述部件(20)的所述位置和取向(26)的测量区，其中，所述方法包括将所述部件(20)移动到所述测量区中，特别是其中，
-基于所述建筑物(30)的所述当前施工状态的三维模型来确定所述测量区，和/或
-当所述部件(20)未处于所述测量区中时，借助于GNSS装置(42)来确定所述部件(20)的位置。
15.一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在机器可读介质上或者通过包括程序代码段的电磁波来具体实施的程序代码，并且具有特别是当在根据权利要求1至9中任一项所述的施工管理系统的计算装置上运行时，用于至少执行根据权利要求10至14中一项所述的方法的下列步骤的计算机可执行指令：
-在所述部件(20)被提起(111)的同时，实时并且按六个自由度来确定(140)所述部件(20)的位置和取向(26)；
-基于所述部件(20)的所确定的位置和取向(26)来生成姿态数据；以及
-基于所述姿态数据，实时生成(150)移动信息。
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