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BIM技术案例分享:BIM技术在三维激光扫描阶段中的应用

发布时间:2021年09月13日 16:59:18 来源:Revit中文网 点击量:

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【摘要】近年来,BIM技术备受大众青睐,运用BIM技术可以支援并改善许多建筑设计和施工过程业务实务流程,解决施工过程中更高复杂度的问题,对业主、设计单位、施工方都有不可替代的好处。环球网校为大家带来“BIM技术案例分享:BIM技术在三维激光扫描阶段中的应用”。

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山东省肿瘤防治研究院技术创新与临床转化平台项目位于山东省济南市国际医学中心,烟台路以北,济南绕城高速以西。其中质子维护楼包括回旋加速器1间、质子治疗室3间,拟建设为以质子治疗与研究为特色的肿瘤防治技术创新与临床转化平台。建成后将成为立足山东,面向全国,影响东北亚的肿瘤专科病诊治与临时转化平台。

项目规划总用地面积约37417m?,新建建筑面积约88350m?,其中地上建筑面积约56795m?,地下建筑面积约31555m?,拟开放床位300张,包含1号医疗综合楼、2号质子服务楼、3号门卫、4号污水处理站、5号医疗健康技术推广中心、附属用房(成品化粪池、成品雨水回用调蓄池、清水池、液氧站、成品门卫等主要建筑物和构筑物)等。

BIM技术在三维激光扫描阶段中的应用

与常规医疗项目相比,本项目的医疗核心是质子医疗技术,所以质子维护楼就是整个工程建设项目的核心,患者在治疗时回旋加速器释放质子束,通过束流通道进入治疗室,将质子束精准投射在肿瘤靶区内,进而消灭肿瘤,达到治疗效果。质子治疗设备对设备位置、管线连接偏差等要求极高,现场施工难度极大,而三维激光扫描技术通过高速测量记录被测物体表面大量而密集的点的三维坐标、反射率和纹理等信息,可快速复建出被测目标的三维模型及线、面、体等各种图件数据。利用三维激光扫描技术的特点,采用基于BIM的三维激光扫描技术,对施工现场进行实际的数据采集,与BIM模型进行比对,消除设计与施工现场的误差,依据这些要求,采用BIM+三维激光扫描的方式进行现场施工的安装及校核工作。

现场布置

现场施工环境复杂,且堆放钢筋、模板等较多,而三维激光扫描通过激光反馈数据对现场情况进行采集,施工现场的堆附物对扫描结果影响很大,因此,现场扫描前要保证扫描现场被扫描的构件不被东西遮挡(如脚手架及现场堆放的材料),如有遮挡,要及时清理出遮挡物,清理现场遮挡物必须在现场扫描工作开始前清理,以便能进行现场扫描工作。扫描工作开始前,要关注当天的天气情况,因为雨、雪、雾灯天气会对激光点造成干扰,影响扫描的数据质量。现场扫描完成后,需要通过现场坐标系与BIM坐标系进行坐标转换,保证点云模型与BIM模型最终处于同一坐标系,因此,在现场布置时,需提前确定现场坐标点位置及对应位置的坐标,同时将对应坐标点位置添加进BIM模型中。依据三维坐标原理,现场最少确定3个点的位置,方可保证最终模型转换的准确性。

现场扫描

现场清理完成后,首先要进行FARO设备及标靶球的布设,布设前,首先要确定扫描站点的位置,为保证扫描精度,站点间隔一般为6~10m(依据需扫描内容确认站点间隔,扫描内容多则站点间距近),确定扫描点后,在此位置架设FARO设备。

因FARO设备有自身的坐标系,必须通过外部标靶球来转换坐标,因此必须要摆设标靶球,FARO设备架设完成后,在仪器周围(可以是地面或者可固定标靶的墙面)摆设标靶,数量3~5个,呈三角摆放,使用全站仪测出标靶的坐标并做记录,设备在扫描时,会将标靶球及其坐标扫描至点云模型中,软件整合模型时,会自动读取标靶球的坐标进行转换。同时为方便后期点云数据拼接,相邻站点至少要有3个以上的标靶球重合。

FARO设备及标靶球布设完成后,即可进行扫描工作,在扫描时,通常将仪器架设在高处位置,使用远距离模式,尽可能多地扫描数据。在扫描过程中,不能碰触仪器,否则会因仪器震动造成扫描数据的偏差,同时在扫描过程中,不能遮挡仪器,否则会造成扫描数据缺失。

扫描数据拼接

现场扫描完成后,需要利用软件将各扫描站点的扫描数据进行拼接,但扫描过程中因设备晃动、空气影响等会造成部分数据无用,形成噪声点,噪声点不仅会造成软件运行速度变慢,还会对点云模型精度造成严重影响。同时因为扫描过程中存在多个站点,站点与站点之间扫描范围会有一部分的重叠区域,在数据拼接过程中这些区域会造成数据的重叠,形成冗余数据,因此在数据拼接过程中,有必要在不影响点云模型精度的前提下,对噪声点及冗余数据进行处理及删除,得到最终点云模型,经过处理后的点云数据会大大提高电脑的运行速度及点云模型的精度,为后期对比分析奠定基础。

点云模型与BIM模型对比分析、现场调整

点云模型整合完成后,首先将前期所测BIM模型坐标点输入到点云模型中对点云模型坐标进行转换,转换完成后,点云模型与BIM模型形成统一的坐标系,然后将BIM模型中本次扫描内容导出sat格式,最后将点云模型与BIM模型在杰魔(Geomagic)软件中进行整合,因为两套模型位于同一坐标系下,模型可无缝链接在一起,在对比分析中,将BIM模型设置为参考对象,点云模型设置为测试模型,删除管道口不必要的点云,即可先进行3D分析,后进行2D分析,进行注释,设置上下公差,可以得到管道口位置点云与BIM模型之间的偏差值。分析完成后,将分析报告导出并提供至现场技术人员手中,收到分析报告后,技术人员依据结果对现场偏差部位按照偏移方位进行调整,最终使现场预埋构件偏差满足设计及厂家要求。

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