CN113919634A - 一种基于bim的现场支吊架点位的ar放样方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，为一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统，方法包括：获取施工现场及支吊架的BIM模型；对BIM模型的生根点位进行排序和标记，将BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；将匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。该现场支吊架点位定位方案操作简单、精度高且速度快。利用AR放样技术可把BIM模型的内容通过激光投射到现场环境内，以此来指导施工。只需要一次开发出带有处理器可处理BIM模型的AR摄影激光装置，即可将该技术用于大部分施工现场的支吊架施工辅助。节约了现场人工，提高了支吊架现场施工的精度。

Description

一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统。
背景技术
以往建筑施工作业前，施工人员需要花费大量的时间去查阅国家行业规范、设计图纸、业主单位技术规格书、设备作业指导手册等资料，在整个建筑施工过程中，也没有合适的指导信息，施工工期、成本没有合理有效的途径进行控制，建筑施工安全施工也存在各种不足。
尤其在建筑施工过程中，现场支吊架的指导安装时，不仅精度要求高而且拆装速度要快。传统的支吊架点位定位采用人工方式，需要在二维平面图上进行点位设计，再在现场环境内进行点位复核，并在落实到操作工人手上时具有一定的误差，在质量控制上存在缺陷。
鉴于此，发明专利CN107679291A公开了一种基于BIM和AR的施工运维管理方法，获取当前建筑的BIM模型数据，并将BIM模型分成多个建筑块；当移动终端接收到用户发出的AR查看指令时，获取当前摄像头扫描得到的定位信息以及当前定位信息对应的实景场地影像；显示当前定位信息所对应的机电管线模型及信息并叠加于实景场地影像上以供用户查看当前实际区域内部隐藏的机电管线模型。该发明方便了在建筑施工完成后查看其内部结构。发明专利CN108182298A公开了一种基于BIM的虚拟和现实交互校验系统，具体包括BIM模型数据库、信息转化模块、场景交付模块。以上现有技术虽然给出了将BIM和AR进行拟合以应用于施工管理领域，但是针对如何对支吊架的智能指导施工均没有给出具体的研究方案。
发明内容
本发明提供了一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统，解决了以上所述的传统的支吊架点位定位采用人工方式时质量精度低的技术问题。
本发明为解决上述技术问题提供了一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，包括以下步骤：
S1，获取施工现场及支吊架的BIM模型；
S2，对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记；
S3，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；
S4，将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。
可选地，所述BIM模型的细致程度值(LOD)包括100、200、300、400及500共五档，当LOD值不小于300则导现场支吊架点位施工。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S2具体包括：
S21，获得标记好的BIM模型后，在现场架立起AR摄影激光装置，设架立点为A(x1,y1,z1)，并在BIM模型中找到对应的点B(x2,y2,z2)，点B即设置为基点，并以此设立出模型坐标系,；
S22，在该AR摄影激光装置中，调整一固定摄像机广角值θ；
S23，利用激光相位测距，获得现场的海拔高度H；
S24，根据模型坐标系、广角值θ和海拔高度H，将BIM模型内的支架点位映射到该装置中，再利用激光将点位投射到现场环境中，以此做到三维模型和现场环境的虚实结合。
可选地，所述S21具体包括：对应好A、B基点后，再设置数个对应点以此建立出准确的坐标系。
可选地，所述S24具体包括：将所述BIM模型的点位投射到现场的过程重复数次并在处理器内留下记录数据，并将此数次记录数据进行比对，若出现较大误差则要重新调整基点及广角值。
可选地，所述S4还包括：将BIM模型及匹配生根点配套输送至可穿戴设备，通过可穿戴设备指导作业人员现场施工。
可选地，所述可穿戴设备为带有无线联网功能的头盔或眼镜。
可选地，所述S4之后还包括：当施工进行时，实时更新施工场地的BIM模型，并重复S3～S4。
本发明还提供了一种用于实施所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法的系统，包括：
三维建模模块，用于获取施工现场及支吊架的BIM模型；
数据处理导入模块，用于对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；
AR指导施工模块，用于将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。
有益效果：本发明提供了一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统，方法包括：获取施工现场及支吊架的BIM模型；对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。该现场支吊架点位定位方案操作简单、精度高且速度快。通过实时地计算摄影机影像的位置及姿态并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界叠加在现实世界并进行互动。利用AR放样技术可把BIM模型的内容通过激光投射到现场环境内，以此来指导施工。只需要一次开发出带有处理器可处理BIM模型的AR摄影激光装置，即可将该技术用于大部分施工现场的支吊架施工辅助。节约了现场人工，提高了支吊架现场施工的精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明提供了一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法及系统，方法包括：获取施工现场及支吊架的BIM模型；对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。该现场支吊架点位定位方案操作简单、精度高且速度快。通过实时地计算摄影机影像的位置及姿态并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界叠加在现实世界并进行互动。利用AR放样技术可把BIM模型的内容通过激光投射到现场环境内，以此来指导施工。只需要一次开发出带有处理器可处理BIM模型的AR摄影激光装置，即可将该技术用于大部分施工现场的支吊架施工辅助。节约了现场人工，提高了支吊架现场施工的精度。
传统的支吊架点位定位采用人工方式，需要在二维平面图上进行点位设计，再在现场环境内进行点位复核，并在落实到操作工人手上时具有一定的误差，在质量控制上存在缺陷。而本方案是结合BIM技术，并在现场采用AR放样的方法，对支架点位进行精确、直接的定位，定位效率高，效果好。改变了传统的BIM指导施工的方法(将BIM模型出成二维图再指导施工)，直接将三维模型内的点位反应到现场，是一种新型的BIM指导施工技术。其中，AR放样技术是一种实时地计算摄影机影像的位置及姿态并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界叠加在现实世界并进行互动。利用AR放样技术可把BIM模型的内容通过激光投射到现场环境内，以此来指导施工。
可选的方案，所述BIM模型的细致程度值(LOD)包括100、200、300、400及500共五档，当LOD值不小于300则导现场支吊架点位施工。BIM模型的LOD分为多个档次，经过实地考察验证，只有当LOD值大于等于300才可指导现场支吊架点位施工。
可选的方案，所述S2具体包括：
S21，获得标记好的BIM模型后，在现场架立起AR摄影激光装置，设架立点为A(x1,y1,z1)，并在BIM模型中找到对应的点B(x2,y2,z2)，点B即设置为基点，并以此设立出模型坐标系,；
S22，在该AR摄影激光装置中，调整一固定摄像机广角值θ；
S23，利用激光相位测距，获得现场的海拔高度H；
S24，根据模型坐标系、广角值θ和海拔高度H，将BIM模型内的支架点位映射到该装置中，再利用激光将点位投射到现场环境中，以此做到三维模型和现场环境的虚实结合。
通过模型坐标系、广角值θ和海拔高度H，便可以将BIM模型的数据完整映射到AR摄影激光装置中。然后再通过AR摄影激光装置中将BIM模型按照1:1实际大小投射到施工现场，作业人员便可以根据投射点进行施工作业。利用激光将点位投射到现场环境中，以此做到三维模型和现场环境的虚实结合。
可选的方案，所述S21具体包括：对应好A、B基点后，再设置数个对应点以此建立出准确的坐标系。点越多建立的坐标系则越精确，具体根据实际情况进行操作说明。
可选的方案，所述S24具体包括：将所述BIM模型的点位投射到现场的过程重复数次并在处理器内留下记录数据，并将此数次记录数据进行比对，若出现较大误差则要重新调整基点及广角值。多次投射取最优值，提高投射精度。
可选的方案，所述S4还包括：将BIM模型及匹配生根点配套输送至可穿戴设备，通过可穿戴设备指导作业人员现场施工。通过可穿戴设备与激光投射进行结合校准生根点，有利于作业人员快速且精准的找到对应地方进行高效施工。其中，所述可穿戴设备为带有无线联网功能的头盔或眼镜。
可选的方案，所述S4之后还包括：当施工进行时，实时更新施工场地的BIM模型，并重复S3～S4。通过实时更新BIM模型，并导入AR摄影激光装置中然后投射到施工现场，这样有利于施工人员的实时作业正确判断和及时纠偏，提高了作业效率和用户体验。
本发明还提供了一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法的系统，包括：
三维建模模块，用于获取施工现场及支吊架的BIM模型；
数据处理导入模块，用于对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；
AR指导施工模块，用于将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。
其中，基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法如前所述在此不再赘述。
有益效果：该方案技术可行，已经开始应用在实地施工。只需要一次开发出带有处理器可处理BIM模型的AR摄影激光装置，即可将该技术用于大部分施工现场的支吊架施工辅助。节约了现场人工。提高了支吊架现场施工的精度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取施工现场及支吊架的BIM模型；
S2，对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记；
S3，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；
S4，将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述BIM模型的细致程度值(LOD)包括100、200、300、400及500共五档，当LOD值不小于300则导现场支吊架点位施工。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S2具体包括：
S21，获得标记好的BIM模型后，在现场架立起AR摄影激光装置，设架立点为A(x1,y1,z1)，并在BIM模型中找到对应的点B(x2,y2,z2)，点B即设置为基点，并以此设立出模型坐标系,；
S22，在该AR摄影激光装置中，调整一固定摄像机广角值θ；
S23，利用激光相位测距，获得现场的海拔高度H；
S24，根据模型坐标系、广角值θ和海拔高度H，将BIM模型内的支架点位映射到该装置中，再利用激光将点位投射到现场环境中，以此做到三维模型和现场环境的虚实结合。
4.根据权利要求3所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S21具体包括：对应好A、B基点后，再设置数个对应点以此建立出准确的坐标系。
5.根据权利要求3所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S24具体包括：将所述BIM模型的点位投射到现场的过程重复数次并在处理器内留下记录数据，并将此数次记录数据进行比对，若出现较大误差则要重新调整基点及广角值。
6.根据权利要求1所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S4还包括：将BIM模型及匹配生根点配套输送至可穿戴设备，通过可穿戴设备指导作业人员现场施工。
7.根据权利要求6所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述可穿戴设备为带有无线联网功能的头盔或眼镜。
8.根据权利要求1所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法，其特征在于，所述S4之后还包括：当施工进行时，实时更新施工场地的BIM模型，并重复S3～S4。
9.一种用于实施如权利要求1至8任一项所述的基于BIM的现场支吊架点位的AR放样方法的系统，其特征在于，包括：
三维建模模块，用于获取施工现场及支吊架的BIM模型；
数据处理导入模块，用于对所述BIM模型的生根点位进行排序和标记，将所述BIM模型导入AR摄影激光装置中，并将BIM模型与AR拍摄现场环境进行匹配，找到各个支吊架在拍摄到的现场环境内的匹配生根点；
AR指导施工模块，用于将所述匹配生根点通过激光的方式打到现场中，以此来指导施工。
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