CN116635740A - 随着时间进行的建筑施工数据管理 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种建筑施工数据管理方法，其包括以下步骤：(a)用激光扫描仪(18)对建筑进行光学三维扫描，以获得建筑的三维数据；(b)存储三维数据；(c)在不同的时间点T1、T2、T3、T4、Tn重复步骤(a)和(b)；以及对在不同时间点T1、T2、T3、T4、Tn获得的三维数据设置格式(24)，以使用时间点选择器显示所述三维数据，该时间点选择器能够在选择时显示任何不同时间点T1、T2、T3、T4、Tn的三维数据。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及建筑施工的管理。
背景技术
如今，建筑是借助于计算机程序、尤其是使用建筑信息模型(BIM)设计的。但是，施工步骤仍然是标准的，因为各种步骤主要是人工进行的，并且也由监管人员监督。众所周知，由于各种原因，工匠和管理他们的监管人员没有必要严格遵循建筑的平面图。因此，建筑的元件的位置和(或)数量与规划所预见的有所不同。此外，不一定必须将嵌入灰泥和混凝土砂浆层中的某些元件(例如电缆和水管)置于特定位置，只要它们正确嵌入并连接建筑的确定位置。当前的做法是在这种电缆和管道安装之后但在涂抹灰泥或在其上浇注砂浆之前对它们进行拍照。但是，即使是电子格式的图片也会丢失，即使不丢失，也只能提供关于其确切位置的有限信息，例如在因技术限制而随后在它们附近钻孔时。
所公开的现有技术专利文件KR 10 1392566公开了一种使用三维激光扫描仪和计算机设备管理建筑质量的方法。将从在建建筑的特定建筑构件获得的三维数据与三维CAD模型合并，并计算偏差，从而能够确定是重建还是更换建筑构件。
与前述参考文献类似，所公开的现有技术专利文件JP 2002-21329公开了一种使用三维激光扫描仪管理建筑质量的方法。该方法提出将获取的三维数据与原始设计数据进行比较，以检测和记录建筑的各种建筑元件的位置的可能偏移。
从公开的专利文件JP 2005-213972 A和JP 2012-3435A也能得知，可以使用三维扫描仪来监督和管理在建建筑。
但是，这仍然存在缺点，尤其是在建筑施工结束后的某个时间考虑翻新或改造工程时，即，在需要某些嵌入的或更明显的元件的确切位置时。在发现建筑缺陷时也是这种情况，参与建筑施工的每个公司都有可能承担责任。
发明内容
技术问题
本发明的技术问题是克服上述现有技术的缺点中的至少一个。更具体地说，本发明的技术问题是提供一种建筑施工的数据管理，该数据管理提供对多个施工阶段的数据的访问，尤其是在建筑施工终止之后，其中所述数据提供关于所建造的建筑的不同部件和元件的有用、准确且可利用的信息。
技术方案
本发明涉及一种建筑施工数据管理方法，其包括以下步骤：(a)用激光扫描仪对建筑进行光学三维扫描，以获得建筑的三维数据；(b)存储三维数据；(c)在不同的时间点重复步骤(a)和(b)；其中该方法包括以下附加步骤：(d)对在不同时间点获得的三维数据设置格式，以使用时间点选择器显示所述三维数据，该时间点选择器能够在选择时显示任何不同时间点的三维数据。
有利的是，在不同时间点之中选择时间点适用于整个建筑的三维数据的显示。然后可以通过显示每个选定时间点的三维数据而在建筑中进行地理导航。此外，可以通过在不同的时间点有选择性地显示三维数据而在建筑中导航。
根据一个优选实施例，不同的时间点与建筑施工的不同阶段对应。
根据一个优选实施例，在建筑施工的阶段之中，每个阶段与前一个阶段的不同之处在于安装或施用附加的建筑设备或施工材料。
根据一个优选实施例，步骤(d)还包括通过在每个时间点的三维数据中给至少一个物体中的每一个分配名称和几何形状来表征所述至少一个物体。
根据一个优选实施例，所述至少一个物体与安装到建筑上的设备或应用于所述建筑的建筑材料单元对应。
根据一个优选实施例，在步骤(d)中，所述至少一个物体被表征为使得通过在显示器上用指针选择所述至少一个物体来显示其名称、位置和/或尺寸。
根据一个优选实施例，在步骤(d)中，将所表征的至少一个物体中的每一个与存储在建筑项目中的所述物体的建筑信息模型BIM进行比较。
根据一个优选实施例，所述方法还包括以下步骤：(e)将所述至少一个被表征的物体与所述物体的相应BIM进行比较，并输出所述物体的合规说明。
根据一个优选实施例，步骤(a)是通过将激光扫描仪置于相对于在建建筑的相同位置或者通过修正所获得的三维数据以对激光扫描仪所处的不同位置进行补偿而在如步骤(c)所述不同的时间点执行的。
根据一个优选实施例，步骤(a)、(b)、(c)和(d)是在在建建筑中的不同部位处执行的。
根据一个优选实施例，步骤(d)包括产生一组文件，使得用户能够通过在时间点选择器上选择时间点而显示处于任何不同时间点的在建建筑。
根据一个优选实施例，在步骤(d)中产生的所述一组文件支持有选择性地显示在建建筑的每个部位。
有利的做法是，在步骤(d)中产生所述一组文件，使得能够在与显示设备的惯性传感器相关联地在显示设备上显示处于任何不同时间点的在建建筑，以根据所述显示设备的取向自动改变视点。这样的显示设备最好是平板电脑。
有利的做法是，在步骤(d)中产生所述一组文件，使得能够在所述建筑的不同预选区域中有选择性地显示在建建筑。
根据一个优选实施例，在步骤(d)中，所述时间点选择器位于所显示的三维数据的底部。
本发明的优点
本发明特别令人感兴趣的地方在于它提供了一种用于记录和提供关于建筑施工的各个阶段的有用的技术数据的强有力的工具。
附图说明
图1是本发明的被扫描的在建建筑的示意图。
图2是示出本发明的建筑施工数据管理方法的主要步骤的流程图。
图3示意性地示出了本发明的图1的建筑施工的三个阶段以及扫描的三维数据的最终显示。
图4是本发明的所表征的建筑元件的信息显示的详图。
具体实施方式
图1以透视图示意性地示出了在建建筑中的一个房间，该房间在施工的特定阶段被扫描，以获得并存储该房间的三维数据。
显而易见，所述房间包括具有用于门的开口4的第一墙壁2。所述墙壁是由石块或砖块、混凝土或任何其它普通或适当的材料(例如灰泥)交错组合而成的。因此，在开口4的顶部设置过梁6，以适当地支撑所述开口4上方的石块或砖块。在靠近开口4的墙壁24中形成有空腔，该空腔用于接收支撑开关的电气盒8。在墙壁2中在电气盒8正下方形成有竖向凹槽，以安装接收电缆的墙壁导管10。所述导管与地板导管12一起在地板14上方进一步延伸，例如在混凝土板上方延伸，直到形成有另一个也用于接收连接至地板导管的电气盒的空腔的另一个墙壁16，墙壁导管10在墙壁16中竖向延伸。一旦正确安装好电气箱8和导管10和12，就可以用灰泥覆盖由组合砌块构成的墙壁2和16，并且可以用混凝土砂浆覆盖混凝土板。应理解，一旦向墙壁涂抹一层灰泥，过梁6和导管10和12就不再可见。这意味着不能再控制它们的类型、尺寸和/或位置，除非破坏性地去除灰泥和砂浆。用于检测石膏层下的电缆存在的检测器是存在的，但是提供局部和近似的信息。
这是在建建筑的施工阶段的简化示意图，应理解，该示意图不构成对本发明的限制。
在房间中布置三维扫描仪18，以便能够扫描墙壁2和16以及地板14。一般来说，扫描仪是主动的且是非接触型的，即，发射某种辐射或光，并且检测其反射或穿过物体的辐射，以探测物体或环境。可能使用的发射类型包括光、超声波或X射线。有利的是，三维扫描仪发射具有锥形视场的激光，并且像照相机一样只能收集关于未被遮蔽的表面的信息。照相机收集其视野内的表面的颜色信息，而三维扫描仪收集其视野内的表面的距离信息。激光器用于发射光脉冲，并且测量反射光被检测器看到之前的时间量。由于光速是已知的，因此往返时间决定光的传播距离，该距离是扫描仪与表面之间的距离的两倍。由三维扫描仪产生的“图片”描述图片中的每个点到表面的距离。这允许识别图片中的每个点的三维位置。上述技术本身是众所周知的，并且是能够在市场上获得的。
图2是示出本发明的建筑施工数据管理的主要步骤的流程图。在与建筑施工的阶段1对应的时间T1时，在步骤20中对所述建筑进行光学三维扫描，并且在步骤22中存储所获得的三维数据。在与建筑施工的阶段2对应的时间T2时，重复步骤20和22，即，对所述建筑进行光学三维扫描，并且存储所获得的三维数据。换句话说，在多个时间点T1、T2、……、Tn重复步骤20和22。在时间点Tn时的步骤20和22之后，在不同时间点T1、T2、……、Tn时存储的同一座建筑的三维数据被一起格式化和编辑，以便通过用户的适当选择在时间点T1、T2、……、Tn中的任何一个时显示给用户。
图3是图1的建筑的3个施工阶段的示意图，例如在时间点T1、T2、T3和T4时。
在阶段1中，在时间点T1时，将砌块26以交错排列的方式组合在一起，以形成墙壁2，同时形成开口4。
在阶段2中，在时间点T2时，过梁6已经被置于开口4顶部的砌块26上，并且另外的砌块26已经被置于过梁6上，以完成墙壁2。
在阶段3中，在时间点T3时，在开口4的一侧，已经在墙壁2中形成空腔，并且电气盒8已经被置于其中。此外，在电气箱8下方的墙壁2中形成了竖向凹槽，并且电气管道10已经被置于其中。
在另一个未示出的阶段4中，在时间点T4时，使用一层灰泥完全覆盖墙壁2，从而砌块26、过梁6和电气墙壁导管10不再可见，并且，原则上说，只要灰泥没有被去除，就不可见。
在阶段1至4之中的每个阶段中，已经使用如图1所示的三维扫描仪18扫描墙壁2并获得三维数据。这些数据被分别存储，然后被合并和格式化，以通过选择时间点T1、T2、T3或T4有选择性地显示处于不同阶段1至4的墙壁2。例如，在图3中，示出了处于与时间点T3对应的阶段3的墙壁，其中示出了过梁6和电气墙壁导管10，而实际上已经在阶段4中施加灰泥层。
作为图3中的图像的三维数据的显示包括时间点Tn的选择器28。该选择器可以采取各种形式，例如滑块、下拉菜单等。
有利的做法是，在光学三维扫描的每个步骤中获得的三维数据被记录，从而当在时间内导航时，参考物体或形状(例如图1和3中的开口4)保持在显示器上的相同位置。这提高了查阅建筑施工历史的舒适性，但这不是强制性的。不同时间点的三维数据图像之间的轻微偏移实际上是可以接受的。
图4示出了如图3所示的格式化的三维数据，其中还表征了一些建筑元件。例如，在图2中的格式化步骤24期间，表征了过梁6，它被认为是由其外部轮廓界定的物体或元件，并且其名称和特征与过梁的类型相关联，例如，举例来说，该过梁是长度为120厘米的14/14厘米混凝土过梁。该信息与三维数据一起以电子方式存储，并且在选择三维图像数据上的元素时可用。可以关联附加信息，例如其轮廓和位置的定义。类似地，可以将电气墙壁导管10表征为直径为20毫米的管状PVC型导管。还可以定义其纵向轴线30，从而通过选择所述轴线和该区域的任何其它元素或点，很容易计算任何到纵向轴线30的距离。例如，开口4的内部竖向表面4.1与电气导管10的纵向轴线30之间的距离很容易通过在显示器上选择它们中的每一个并且激活计算它们之间的距离的距离工具来获得。
在对通过光学三维扫描获得的三维数据设定格式时，建筑元件或材料的这种表征在原则上说是人工地或部分人工地进行的。这可以通过检测这样的元件并且能轻松地推荐表征(例如基于形状和/或尺寸)的特定计算机程序来部分地自动化。然后，进行三维数据格式化的操作人员可以原样接受、拒绝或修改这样的建议。操作人员还能够表征可能没有被程序自动检测到的物体的特征。
可以将元件的特征与设计数据进行比较。更具体地说，现在普遍使用建筑信息模型或BIM，即，包含设施的物理和功能特征的数字表示的文件(通常但不总是采用专有格式并且包含专有数据)，并且可以对其进行提取、交换或联网，以支持关于建筑资产的决策。在实践中，BIM取自各种标准或至少当前物体(例如梁、管、混凝土元件等)的可用模型库。
作为一个例子，图4中的过梁6的特征在于它被记录为具有限定的有效轮廓的给定类型的过梁。后者可以与设计数据中的过梁的定义进行比较，例如该定义为BIM。因此，有效轮廓与理论轮廓之间的比较能够提供有效施工与设计数据的一致性的客观指示。
关于将三维数据显示为图像，如图3所示，例如通过用选择器28选择时间点Tn，能够与所述显示设备的一个或更多个惯性传感器和/或定位装置相关联地在类似于平板电脑的显示设备上进行显示，以根据所述显示设备的取向自动改变显示图像的视点。这极大地增强了导航和信息体验，因为显示设备的简单移动(尤其是在建筑本身中)提供视点的相应变化，即，根据显示设备的移动来移动所显示的图像。
此外，在建建筑的显示可以在所述建筑的选定区域中进行。这些不同的区域可以通过所显示的图像上的按钮或图标进行预选和选择。这也极大地增强了导航和信息体验。
出于清楚地公开本发明的目的，以上说明基于具有门开口和与其相邻的电气盒的墙壁的简单例子。实际上，建筑比单个房间更复杂，如图所示。这意味着可能必须合并通过不同的光学三维扫描操作获得的多个三维数据文件，以实现建筑各部分(例如墙壁或房间)之间的三维数据和图像的连续性。同样清楚的是，基本上，对于不需要连接或合并的不同建筑部位来说，不是所有的三维数据都必须合并。
Claims (13)
1.建筑施工数据管理方法，包括以下步骤：
(a)用激光扫描仪(18)对建筑进行光学三维扫描(20)，以获得建筑的三维数据；
(b)存储(22)所述三维数据；
(c)在不同的时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)重复步骤(a)和(b)；
其特征在于，还包括以下附加步骤：
(d)对在不同时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)获得的三维数据设置格式(24)，以使用时间点选择器(28)显示所述三维数据，该时间点选择器能够在选择时显示任何不同时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)的三维数据。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述不同时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)与建筑施工的不同阶段对应。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在建筑施工的阶段之中，每个阶段与前一个阶段的不同之处在于安装或施用附加的建筑设备(6、8、10、12)或施工材料(26)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中步骤(d)还包括通过在每个时间点的三维数据中给至少一个物体(6、10)中的每一个分配名称和几何形状来表征所述至少一个物体。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述至少一个物体与安装到建筑上的设备或应用于所述建筑的建筑材料单元对应。
6.如权利要求4和5之一所述的方法，其中，在步骤(d)中，所述至少一个物体(6、10)被表征为使得通过在显示器上用指针选择所述至少一个物体来显示其名称、位置和/或尺寸。
7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其中，在步骤(d)中，将所表征的至少一个物体(6、10)中的每一个与存储在建筑项目中的所述物体的建筑信息模型BIM进行比较。
8.如权利要求7所述的方法，还包括以下步骤：
(e)将所述至少一个被表征的物体与所述物体的相应BIM进行比较，并输出所述物体的合规说明。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中步骤(a)是通过将激光扫描仪(18)置于相对于在建建筑的相同位置或者通过修正所获得的三维数据以对激光扫描仪(18)所处的不同位置进行补偿而在如步骤(c)所述的不同时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)执行的。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中步骤(a)、(b)、(c)和(d)是在在建建筑中的不同部位处执行的。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤(d)包括产生一组文件，使得用户能够通过在时间点选择器(28)上选择时间点而显示处于任何不同时间点(T1、T2、T3、T4、Tn)的在建建筑。
12.如权利要求10和11所述的方法，其中在步骤(d)中产生的所述一组文件支持有选择性地显示在建建筑的每个部位。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，在步骤(d)中，所述时间点选择器(28)位于所显示的三维数据的底部。
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