一种结合AR技术与BIM技术的装配式装修施工方法

技术领域

本发明涉及建筑装修技术领域，具体涉及一种结合AR技术与BIM技术的装配式装修施工方法。

背景技术

装配式装修是现代建筑行业中广泛使用的一种新式装修技术。装配式装修以工厂生产为主的部品制造取代现场建造方式，由产业工人在现场进行组装，采用干式工法。如此一来，工业化生产的部品部件质量得到保障；以装配化作业取代手工砌筑作业，能大幅减少施工失误和人为错误，保证施工质量；装配式建造方式可有效提高产品精度，解决系统性质量通病，减少建筑后期维修维护费用，延长建筑使用寿命。

放眼世界，欧美及日本等发达国家市场上在售住宅基本都是全装修房，装修部品化程度高，促使内装工业化同步发展。装配式装修具有标准化设计、工业化生产、装配化施工、信息化协同等特征，有利于实现节能减排、减少环境污染、提升劳动生产效率和质量安全水平，为用户提供更高品质、更优居住环境的建筑。

AR是增强现实简称，增强现实技术也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理，叠加将虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验，真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

本发明旨在将装配式装修技术与BIM技术、AR技术结合起来，形成一种全新的装修方式，从而解决目前装修方式中存在的效率低下、成本高、工艺质量不稳定等问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种结合AR技术与BIM技术的装配式装修施工方法，用以解决目前装修方式中存在的效率低下、成本高、工艺质量不稳定等问题，便于用户身临其境的感受，并可以及时装修方案。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种结合AR技术与BIM技术的装配式装修施工方法，包括如下步骤：

S1.根据设计图纸建立建筑信息模型；

S2.在建筑信息模型的基础上构建室内装修模型,得到装修施工信息模型；

S3.利用三维扫描技术构建施工现场的三维模型；

S4.将三维模型与装修施工信息模型分别轻量化处理后，导入对比模块中，使装修施工信息模型的各个设计关键位置分别与施工现场的各个施工关键位置一一对比，形成统一的BIM模型，在对比过程中若施工与设计存在偏差之处进行标记；

S5.步骤S2构建的室内装修模型输入AR设备展示；步骤S4形成的BIM模型输入AR设备展示。

步骤S2室内装修模型中或步骤S4的BIM模型以入户为起点构建绘制漫游路径。

选定施工现场中的某一位置为坐标点，以该坐标点为中心在计算机中构建模拟坐标系，同时将整个施工现场全部容纳在坐标系内部；

在施工现场的关键位置设置定位装置，同时使用摄像机对施工现场进行全面拍摄，将拍摄的图像信息传输给计算机进行图像处理；

将拍摄的图形信息在模拟坐标系内部进行归一化处理，构建出施工现场的三维模型；

通过计算机在模拟坐标系中，根据处理好的建筑模型，在相同的参数下设计装修中使用的各种部件模块和家具模块，并将部件模块和家具模块设置到建筑模型中，形成统一的BIM模型；在需要装修施工和放置家具的墙面、底板上安装平行测试仪并在施工区域和家具的中心位置设置基准装置，在施工现场安装投影仪、计算机与计算机连接的AR设备，使用的AR设备设备中生成由四个光点构成的矩形随机锁定定位装置；AR设备将施工现场的关键位置用矩形光点覆盖，并做标记，使建筑模型的各个设计关键位置分别与施工现场的各个施工关键位置一一对应重合；利用投影仪对应基准装置所在位置将部件模块和家具模块投放在墙面和地面上，利用平行测试仪测试部件模块和家具模块的各个设计关键位置边界线分别与施工现场的墙面、地面之间的平行度。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明AR技术和BIM技术相结合后，可将设计理念让用户在虚拟现实场景感受，给设计人员、用户以身临其境，所见即所得的直观感受，方面及时调整设计缺陷。

2、本发明使用AR技术和BIM技术与装配式施工方式结合的方法，使用定位装置和摄像机对施工现场进行拍摄同时将信息传递到计算机内部，利用BIM技术建立起对应现场环境的模型，使用AR技术与BIM模型结合的方法实现对施工现场的装修投影，从而精确的确定施工现场与BIM模型的空间映射关系，使设计单位的BIM设计的各种模型可以利用影像技术准确叠加在施工现场，避免了在施工过程中查看说明书的步骤，简单快捷，提高作业效率；

3、本发明并还利用BIM技术创造符合现场模型的装修部件与家具模型，再使用AR技术将装修部件与家具模型投影到施工现场，从而通过虚拟现实的方式在实际施工前预览装修效果和家具摆放效果，极大的提升了最终装修结果与实际预期的符合程度，同时还可以避免装修效果不达标的返工问题，提升了装修质量和效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

实施例：

本发明提出了一种结合AR技术与BIM技术的装配式装修施工方法，包括以下步骤：

S1.根据设计图纸建立建筑信息模型；

S2.在建筑信息模型的基础上构建室内装修模型,得到装修施工信息模型；

S3.利用三维扫描技术构建施工现场的三维模型；

S4.将三维模型与装修施工信息模型分别轻量化处理后，导入对比模块中，使装修施工信息模型的各个设计关键位置分别与施工现场的各个施工关键位置一一对比，形成统一的BIM模型，在对比过程中若施工与设计存在偏差之处进行标记；

S5.步骤S2构建的室内装修模型输入AR设备展示；步骤S4形成的BIM模型输入AR设备展示。

本发明中的建筑信息模型可以导入到相关的软件中进行分析，例如可以将BIM模型转換成GBXML格式导人到AutodeskEcotect软件或IE软件中，进行室内温度分析、采光分析、噪音分析等物理环境，也可利用VR/AR设备。增强方案真实体验感，优化内装设计。

室内装修模型的装修方案可以采用REVIT软件进行装修方案设计。本发明AR技术和BIM技术相结合后，可将设计理念让用户在虚拟现实场景感受，给设计人员、用户以身临其境，所见即所得的直观感受，方面及时调整设计缺陷。

步骤S2室内装修模型中或步骤S4的BIM模型以入户为起点构建绘制漫游路径。可以根据不同的AR设备需求输出相应的格式进行适配，输出到显示设备，用户可以戴着头盔显示器直观体验每种装修方案，可以将光照进行接近现实的模拟，让用户直观感受到每天不同时刻、不同季节房间的光照效果，所见即所得，给用户身临其境的非凡感受，并可以与设计师沟通修改完善装修方案，包括更换家具，地毯，墙纸、装饰品等。

本发明根据设计图纸建立建筑信息模型.在建筑信息模型的基础上构建室内装修模型,得到装修施工信息模型后，具体可为：

在施工现场中任意位置设置坐标点，以该坐标点为中心在计算机中构建模拟坐标系，同时将整个施工现场全部容纳在坐标系内部。在施工现场的关键位置如墙边、墙角处设置定位装置，同时使用摄像机对施工现场进行全面拍摄，将拍摄的图像信息传输给计算机进行图像处理，其中摄像机为CCD黑白摄像机，且摄像机的水平清晰度≥450线，信噪比≥48dB。

优选的，所述定位装置包括主测距器和若干个电子标签组成的超声波定位，定位时先由上位机发送同频率的信号给各个电子标签，电子标签接收到后又反射传输给主测距器，确定各个电子标签到主测距器之间的距离，并得到定位坐标。因本实施例中定位装置包括电感和电磁耦合的射频识别定位，因此可以实现对施工关键位置自动识别，与超声波定位相互配合，从而实现更为精确的距离、位置测定。

将拍摄的图形信息在模拟坐标系内部进行归一化处理，构建出施工现场的完整建筑模型；通过定位装置可以精确检测施工现场内部各种墙体结构的实际大小，从而配合摄像机来构建出施工现场的实际模型，并且将其数据传输到计算机中，配合坐标系构建出坐标信息化的模型；通过计算机在模拟坐标系中，根据处理好的建筑模型，在相同的参数下设计装修中使用的各种部件模块和家具模块，并将部件模块和家具模块设置到建筑模型中，形成统一的BIM模型；其中，同一种部件模块或家具模块可以设计多种不同的模型，从而进行各种不同风格的搭配，通过BIM模型的模板化来简单便捷的实现装配式施工；在需要装修施工和放置家具的墙面、底板上安装平行测试仪并在施工区域和家具的中心位置设置基准装置，在施工现场安装投影仪并连接上计算机，其中投影机的光通量不小于2.5万流明，且所述计算机配合投影机对墙面进行边缘融合、异形校正和媒体编播，并将AR设备与计算机连接，使用的AR设备中生成由四个光点构成的矩形随机锁定定位装置。相应的，所述AR设备中安装有可被电子标签监视跟踪的多个光学标识点，从而配合计算机跟踪AR头盔的佩戴者在整个坐标系中的位置。

优选的方案中，所述摄像机通过光纤与计算机连接，不断将图像信息传输到计算机，使得AR设备的信息处于实时更新状态，所述AR设备中生成由四个光点构成的矩形能够根据施工现场的各个施工关键位置区域的大小进行自动的覆盖。四个光点构成的矩形实质上为AR设备内部设定的与计算机相关联的取景范围，该范围内部的实景图像和AR图像会同时被AR设备反应到计算机内部，从而配合计算机内部建模来计算AR投影与实景之间的误差情况，AR设备可以为AR头盔。

控制AR头盔，并将施工现场的关键位置用矩形光点覆盖，并做特殊标记，使建筑模型的各个设计关键位置分别与施工现场的各个施工关键位置一一对应重合。优选的方案中，当使用者头戴AR头盔在施工现场进行观察，当矩形到达用特殊标记位置附近时，计算机显示器上自动显示该施工关键位置的BIM图像模型。进一步的，当矩形到达用特殊标记位置附近时，矩形光点将覆盖整个施工关键位置所在的整面墙壁，并根据施工进度自动实现信息内容的加工，提取其中有用的信息内容，显示未施工部分的图像。这样可以根据施工进度实时检测已施工部分与BIM模型的差异，从而随时纠正装修施工中出现偏差的部分，更为精确的还原设计需求；利用投影仪对应基准装置所在位置将部件模块和家具模块投放在墙面和地面上，利用平行测试仪测试部件模块和家具模块的各个设计关键位置边界线分别与施工现场的墙面、地面之间的平行度；具体的，平行测试仪在侧视边界时需要进行两次平行测定，取两次测定结果的算数平均值，平行差值不大于0.02为合格标准。

通过基准装置的位置来调整所投影的部件模块和家具模块所在的位置，同时根据需求在计算机中设置不同的可替换式部件模块和家具模块分别进行投影，从而在施工现场调试出最佳方案。

本发明使用AR技术和BIM技术与装配式施工方式结合的方法，使用定位装置和摄像机对施工现场进行拍摄同时将信息传递到计算机内部，利用BIM技术建立起对应现场环境的模型，使用AR技术与BIM模型结合的方法实现对施工现场的装修投影，从而精确的确定施工现场与BIM模型的空间映射关系，使设计单位的BIM设计的各种模型可以利用影像技术准确叠加在施工现场，避免了在施工过程中查看说明书的步骤，简单快捷，提高作业效率；还利用BIM技术创造符合现场模型的装修部件与家具模型，再使用AR技术将装修部件与家具模型投影到施工现场，从而通过虚拟现实的方式在实际施工前预览装修效果和家具摆放效果，极大的提升了最终装修结果与实际预期的符合程度，同时还可以避免装修效果不达标的返工问题，提升了装修质量和效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。