CN111877616A - 一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其步骤为：(1)三维模型建立；(2)导出施工图及材料加工图；(3)土建结构幕墙单元构件三维模型建立；(4)纠偏；(5)模拟安装；(6)模拟安装幕墙；(7)实体构件安装；(8)扫描检验：采用三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，并导入BIM软件中与步骤(6)中安装上幕墙后的土建结构模型进行比对，筛选出安装不合规的幕墙单元重新安装。本发明提出的将三维激光扫描实时应用于幕墙定位安装中，在BIM软件中建立幕墙单元构件三维模型，将土建结构的幕墙单元构件三维模型与之比对，进行纠偏调整，然后模拟安装，免了幕墙设计、安装位置的不合理，减少了工期，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构的幕墙设计技术领域，尤其涉及一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法。
背景技术
近年来，随着我国社会经济的快速发展，城市的都市化程度大大提高。形形色色的建筑物成为一个都市的标志。幕墙作为融建筑技术、建筑功能、建筑艺术于一体的建筑外围护体系，当之无愧地成为当今建筑物的主要高级外装饰。
幕墙施工至今仍是施工中的一个难点，二维设计图纸很难展示出幕墙成型后的效果，施工单位前期根据经验检查图纸中是否有缺项，以建筑物平面图尺寸推断出平面布局、预埋件的位置，由于受到二维的局限性，很难能够全方位的考虑图纸的合理性。施工过程中出现埋件的位置偏差大，需重新布置后置构件，造成大量返工，以及后置埋件带来的严重的安全隐患，由于布局的不合理，大片的分区块的幕墙定位安装若采用人工测量、或者单纯靠水准仪和全站仪进行辅助测量定位，在大面积密集安装时会产生非常大的误差，给施工方造成困扰，造成材料的使用出现大量的浪费，而且影响施工效率。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法，解决了幕墙现场安装难度大、安装效率低和精度低的问题。
本发明所采取的技术方案：
一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其步骤为：
(1)三维模型建立：使用三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，确定土建结构原点的三维坐标，建立土建主体结构模型，导入CAD平立面、剖面图纸于BIM软件中，提取所需线并建立轮廓线，建立曲面并不断修改完成幕墙单元构件的三维模型；结合GH程序建立幕墙分格线，将幕墙单元构件划分为若干个单元，根据幕墙节点建立幕墙龙骨构件，整体全模型完成；
(2)导出施工图及材料加工图：导出幕墙单元构件的详图，并对幕墙单元构件的详图进行编号，统计名称、长度、面板尺寸、数量，利用Excel表生成加工表，批量生成下料单并提供加工厂，工厂根据幕墙单元构件的详图进行加工生产；
(3)土建结构幕墙单元构件三维模型建立：使用三维激光扫描仪对上述已经加工完毕的幕墙单元构件进行三维扫描，获取幕墙单元构件表面众多指定点的三维坐标集合，将三维坐标集合映射到土建主体结构模型上，建立土建结构幕墙单元构件的三维模型；
(4)纠偏：将土建结构幕墙单元构件的三维模型与已建立的幕墙单元构件的三维模型进行比对，得出幕墙单元构件实体的偏差值，若偏差值超出了幕墙安装规范的要求，则用加工设备对幕墙单元构件的信息进行调整，直至满足幕墙安装规范的要求；
(5)模拟安装：对满足规范要求的土建结构幕墙单元构件的三维模型在Revit中模拟幕墙进行整体预安装，判断相邻幕墙单元间是否存在碰撞，若是，返回上一步骤进行纠偏；如果不出现进行下一步骤；
(6)模拟安装幕墙：生成每个幕墙单元的坐标，并映射到土建结构模型上，根据每个幕墙单元的坐标在土建结构模型上安装幕墙；
(7)实体构件安装：运用BIM对幕墙单元构件的三维建模输出现场放线坐标，放样时采用连续免棱镜与360度无死角棱镜互补，最后对幕墙单元构件的框架安装进行定位；
(8)扫描检验：采用三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，并导入BIM软件中与步骤(6)中安装上幕墙后的土建结构模型进行比对，筛选出安装不合规的幕墙单元重新安装。
所述的幕墙单元构件的三维模型建立时应充分空间和最大限度利用材料的原则，利用BIM结构计算功能确定安装幕墙单元构件的三维模型中的幕墙单元构件的材料、型号、尺寸、标高、角度、节点处理、管线净空、细部结构信息。
所述的模拟幕墙进行整体预安装中包括设置幕墙单元构件的埋件与龙骨的安装过程的第一模拟动画，设置幕墙单元构件与所述埋件相结合的第二模拟动画；将所述第一模拟动画和所述第二模拟动画进行合成；以及输出演示合成后的所述第一模拟动画和所述第二模拟动画。
所述的模拟幕墙进行整体预安装在预安装的过程中观察幕墙单元构件的累积误差，若累积误差无法消除，则用加工设备对出现误差的幕墙单元构件的信息进行调整，直至预安装的土建结构幕墙单元构件三维模型与步骤(1)中已经建立的幕墙单元构件的三维模型完全匹配，然后幕墙单元构件出厂配送到施工现场，按照预安装的过程进行实体构件安装。
所述的幕墙单元构件的三维建模输出现场放线坐标时每个幕墙单元不仅需要映射中心坐标，还应当映射其边缘处关键拐点坐标。因为幕墙单元不一定是规则形状，在确定了中心坐标和关键拐点坐标后，即可明确每个幕墙单元的安装姿态。
所述的步骤(4)中加工设备对幕墙单元构件信息进行调整，调整数据包括边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧长、拱高、幕墙单元构件的龙骨分段数量、加工长度、龙骨弧长以及龙骨拱高。
所述的三维激光扫描仪采用固定式或背包式。
本发明的有益效果：本发明提出的将三维激光扫描实时应用于幕墙定位安装中，能够在BIM软件中建立幕墙单元构件三维模型，将土建结构的幕墙单元构件三维模型与之比对，进行纠偏调整，然后模拟安装，以排除安装过程中可能会出现的定位不准、幕墙间碰撞等问题，最后将幕墙单元的三维坐标映射至现实土建结构上，使得幕墙的安装精度大幅提高，避免了幕墙设计、安装位置的不合理，减少了工期，节约了成本。
具体实施方式
一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其步骤为：
(1)三维模型建立：使用固定式或背包式三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，确定土建结构原点的三维坐标，建立土建主体结构模型，导入CAD平立面、剖面图纸于BIM软件中，提取所需线并建立轮廓线，建立曲面并不断修改完成幕墙单元构件的三维模型；结合GH程序建立幕墙分格线，将幕墙单元构件划分为若干个单元，根据幕墙节点建立幕墙龙骨构件，整体全模型完成；幕墙单元构件的三维模型建立时应充分空间和最大限度利用材料的原则，利用BIM结构计算功能确定安装幕墙单元构件的三维模型中的幕墙单元构件的材料、型号、尺寸、标高、角度、节点处理、管线净空、细部结构信息。
(2)导出施工图及材料加工图：导出幕墙单元构件的详图，并对幕墙单元构件的详图进行编号，统计名称、长度、面板尺寸、数量，利用Excel表生成加工表，批量生成下料单并提供加工厂，工厂根据幕墙单元构件的详图进行加工生产；
(3)土建结构幕墙单元构件三维模型建立：使用固定式或背包式三维激光扫描仪对上述已经加工完毕的幕墙单元构件进行三维扫描，获取幕墙单元构件表面众多指定点的三维坐标集合，将三维坐标集合映射到土建主体结构模型上，建立土建结构幕墙单元构件的三维模型；
(4)纠偏：将土建结构幕墙单元构件的三维模型与已建立的幕墙单元构件的三维模型进行比对，得出幕墙单元构件实体的偏差值，若偏差值超出了幕墙安装规范的要求，则用加工设备对幕墙单元构件的信息进行调整，调整数据包括边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧长、拱高、幕墙单元构件的龙骨分段数量、加工长度、龙骨弧长以及龙骨拱高，直至满足幕墙安装规范的要求；
(5)模拟安装：对满足规范要求的土建结构幕墙单元构件的三维模型在Revit中模拟幕墙进行整体预安装，预安装中包括设置幕墙单元构件的埋件与龙骨的安装过程的第一模拟动画，设置幕墙单元构件与所述埋件相结合的第二模拟动画；将所述第一模拟动画和所述第二模拟动画进行合成；以及输出演示合成后的所述第一模拟动画和所述第二模拟动画，预安装的过程中观察幕墙单元构件的累积误差，若累积误差无法消除，则用加工设备对出现误差的幕墙单元构件的信息进行调整，直至预安装的土建结构幕墙单元构件三维模型与步骤(1)中已经建立的幕墙单元构件的三维模型完全匹配，然后幕墙单元构件出厂配送到施工现场，按照预安装的过程进行实体构件安装。判断相邻幕墙单元间是否存在碰撞，若是，返回上一步骤进行纠偏；如果不出现进行下一步骤；
(6)模拟安装幕墙：生成每个幕墙单元的坐标，并映射到土建结构模型上，根据每个幕墙单元的坐标在土建结构模型上安装幕墙；
(7)实体构件安装：运用BIM对幕墙单元构件的三维建模输出现场放线坐标，每个幕墙单元不仅需要映射中心坐标，还应当映射其边缘处关键拐点坐标，因为幕墙单元不一定是规则形状，在确定了中心坐标和关键拐点坐标后，即可明确每个幕墙单元的安装姿态；放样时采用连续免棱镜与360度无死角棱镜互补，最后对幕墙单元构件的框架安装进行定位；
(8)扫描检验：采用固定式或背包式三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，并导入BIM软件中与步骤(6)中安装上幕墙后的土建结构模型进行比对，筛选出安装不合规的幕墙单元重新安装。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，其步骤为：
(1)三维模型建立：使用三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，确定土建结构原点的三维坐标，建立土建主体结构模型，导入CAD平立面、剖面图纸于BIM软件中，提取所需线并建立轮廓线，建立曲面并不断修改完成幕墙单元构件的三维模型；结合GH程序建立幕墙分格线，将幕墙单元构件划分为若干个单元，根据幕墙节点建立幕墙龙骨构件，整体全模型完成；
(2)导出施工图及材料加工图：导出幕墙单元构件的详图，并对幕墙单元构件的详图进行编号，统计名称、长度、面板尺寸、数量，利用Excel表生成加工表，批量生成下料单并提供加工厂，工厂根据幕墙单元构件的详图进行加工生产；
(3)土建结构幕墙单元构件三维模型建立：使用三维激光扫描仪对上述已经加工完毕的幕墙单元构件进行三维扫描，获取幕墙单元构件表面众多指定点的三维坐标集合，将三维坐标集合映射到土建主体结构模型上，建立土建结构幕墙单元构件的三维模型；
(4)纠偏：将土建结构幕墙单元构件的三维模型与已建立的幕墙单元构件的三维模型进行比对，得出幕墙单元构件实体的偏差值，若偏差值超出了幕墙安装规范的要求，则用加工设备对幕墙单元构件的信息进行调整，直至满足幕墙安装规范的要求；
(5)模拟安装：对满足规范要求的土建结构幕墙单元构件的三维模型在Revit中模拟幕墙进行整体预安装，判断相邻幕墙单元间是否存在碰撞，若是，返回上一步骤进行纠偏；如果不出现进行下一步骤；
(6)模拟安装幕墙：生成每个幕墙单元的坐标，并映射到土建结构模型上，根据每个幕墙单元的坐标在土建结构模型上安装幕墙；
(7)实体构件安装：运用BIM对幕墙单元构件的三维建模输出现场放线坐标，放样时采用连续免棱镜与360度无死角棱镜互补，最后对幕墙单元构件的框架安装进行定位；
(8)扫描检验：采用三维激光扫描仪进行现场数据的扫描和采集，并导入BIM软件中与步骤(6)中安装上幕墙后的土建结构模型进行比对，筛选出安装不合规的幕墙单元重新安装。
2.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的幕墙单元构件的三维模型建立时应充分空间和最大限度利用材料的原则，利用BIM结构计算功能确定安装幕墙单元构件的三维模型中的幕墙单元构件的材料、型号、尺寸、标高、角度、节点处理、管线净空、细部结构信息。
3.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的模拟幕墙进行整体预安装中包括设置幕墙单元构件的埋件与龙骨的安装过程的第一模拟动画，设置幕墙单元构件与所述埋件相结合的第二模拟动画；将所述第一模拟动画和所述第二模拟动画进行合成；以及输出演示合成后的所述第一模拟动画和所述第二模拟动画。
4.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的模拟幕墙进行整体预安装在预安装的过程中观察幕墙单元构件的累积误差，若累积误差无法消除，则用加工设备对出现误差的幕墙单元构件的信息进行调整，直至预安装的土建结构幕墙单元构件三维模型与步骤(1)中已经建立的幕墙单元构件的三维模型完全匹配，然后幕墙单元构件出厂配送到施工现场，按照预安装的过程进行实体构件安装。
5.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的幕墙单元构件的三维建模输出现场放线坐标时每个幕墙单元不仅需要映射中心坐标，还应当映射其边缘处关键拐点坐标。
6.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的步骤(4)中加工设备对幕墙单元构件信息进行调整，调整数据包括边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧长、拱高、幕墙单元构件的龙骨分段数量、加工长度、龙骨弧长以及龙骨拱高。
7.根据权利要求1所述的基于三维激光扫描的幕墙安装方法，其特征在于，所述的三维激光扫描仪采用固定式或背包式。
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