Trimble V8型機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)在工程施工中的應(yīng)用

中國建筑第八工程局有限公司總承包公司 上海 200135

1 工程概況

上海某旅游度假區(qū)主入口和花園區(qū)域共包含22 個(gè)（套）單體建筑、管線設(shè)施和大面積的花園景觀建設(shè)。2 個(gè)區(qū)域各有特色，主入口區(qū)域?yàn)橛兄S富外立面的百貨商店、面包房等建筑，花園區(qū)為2 個(gè)小型游樂設(shè)施和夢幻般的景觀等內(nèi)容。

2 工程的特點(diǎn)、難點(diǎn)和采用TrimbleV8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的原因[1-3]

工程的特點(diǎn)：工期緊；工序復(fù)雜；場地面積大、單體多，分布散；需測設(shè)點(diǎn)位多；精度要求高。

測量工作主要有以下難點(diǎn)：

1）娛樂性、主題性的建筑設(shè)施和場地造型奇異、鋪裝復(fù)雜，場地鋪裝給定的基準(zhǔn)坐標(biāo)點(diǎn)位就多達(dá)7 810 個(gè)，弧線擋土墻多達(dá)1 035 條，單體建筑結(jié)構(gòu)定位點(diǎn)約6 288 個(gè)；

2）地下管網(wǎng)空間狀復(fù)雜分布，管線全部需要用全站儀放設(shè)定位，需放設(shè)點(diǎn)位約3 747 個(gè)；

3）業(yè)主只給出3 個(gè)測量控制基準(zhǔn)點(diǎn)，其余絕大多數(shù)坐標(biāo)需根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算或由Revit模型、CAD圖紙等獲取。

傳統(tǒng)的全站儀測量方式有如下缺點(diǎn)：

1）不能對接Revit和CAD等圖形軟件，點(diǎn)位坐標(biāo)要用人工計(jì)算（或加插件軟件取點(diǎn)）、手工輸入全站儀中，需要消耗大量的人力和時(shí)間，且易出錯(cuò)；

2）傳統(tǒng)全站儀全由人工操作，受操作方式限制，測量、放樣所需時(shí)間長，難以提高效率。

而采用Trimble機(jī)器人V8測量放樣系統(tǒng)可克服上述缺點(diǎn)，增加測量放線效率，減少過程投點(diǎn)質(zhì)量問題，降低測量及技術(shù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，可迅速推進(jìn)工程進(jìn)展，這就是我們采用Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的原因。

3 Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成

Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)主要由軟件和硬件兩部分組成（圖1）。軟件：Point Creator用于從CAD和Revit等圖形軟件取點(diǎn)坐標(biāo)等；手部讀圖軟件，用于讀取導(dǎo)入到手部中的經(jīng)過轉(zhuǎn)換格式的CAD和Revit等圖紙。硬件：全站儀，精度2″，可以自動(dòng)捕捉棱鏡并對中；手部，可與Point Creator對接直接獲取點(diǎn)列表、背圖紙和3D模型等，可以遠(yuǎn)距離控制全站儀；360°反光棱鏡，可以被全站儀360°全方位捕捉。

3.2 系統(tǒng)特點(diǎn)與優(yōu)勢

Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)就是能很好地解決快速、精確測量放線的需求。

1）和CAD/REVIT完美對接，自動(dòng)在圖形軟件中取得點(diǎn)位的二維/三維坐標(biāo)。Trimble具有Point Creator功能軟件，安裝此插件后，CAD和REVIT軟件工具面板中將產(chǎn)生Point Creator工具欄，可以在CAD和REVIT中直接獲取和保存點(diǎn)的坐標(biāo)并按需要生成列表，將其和對應(yīng)圖紙導(dǎo)入到手部或者全站儀。然后在測量、放樣中直接調(diào)用，互為參照（圖2～圖4）。

圖1 Trimble V8 機(jī)器人

圖2 對接REVIT和CAD軟件取點(diǎn)工具欄界面

圖3 選取生成坐標(biāo)的點(diǎn)生成的點(diǎn)列表

圖4 獲取的點(diǎn)坐標(biāo)和圖紙導(dǎo)入到Trimble系統(tǒng)手部

2）指導(dǎo)測量員測量放樣，減少測量放樣時(shí)間。

（1）設(shè)置好后視點(diǎn)后，系統(tǒng)自帶的全站儀可以自動(dòng)指向需放樣點(diǎn)的方位，指導(dǎo)測量人員找到點(diǎn)位。

（2）360°反光鏡，可以360°全方位捕捉。

（3）測量、放樣時(shí)全站儀鏡頭可以自動(dòng)跟蹤，捕捉反光鏡并自動(dòng)對中，極大簡化了人工將鏡頭對準(zhǔn)反光鏡的操作，且避免人的操作誤差，準(zhǔn)確性高。如果周圍環(huán)境復(fù)雜、有霧、或者全站儀距離反光鏡的距離過遠(yuǎn)，全站儀不能自動(dòng)捕捉到反光鏡或者捕捉時(shí)間過長，可以使用手部遠(yuǎn)距離操作全站儀鏡頭轉(zhuǎn)向，對正鏡頭方位。

（4）可以將實(shí)際測量所得點(diǎn)位信息直接保存在手部，導(dǎo)入計(jì)算機(jī)后可以直接生成實(shí)測點(diǎn)位分布圖，便于分析工程實(shí)體與設(shè)計(jì)的偏差。降低人員工作量（圖5、圖6）。

3）磁浮系統(tǒng)、自動(dòng)馬達(dá)控制全站儀轉(zhuǎn)動(dòng)、指向。

（1）儀器整平快速可靠。

圖5 Trimble手部控制全站儀界面實(shí)測點(diǎn)位圖在Trimble手部中顯示界面

圖6 導(dǎo)入的Trimble實(shí)測點(diǎn)位圖與設(shè)計(jì)圖紙結(jié)合分析樁位偏差

（2）無需人員觸碰操作全站儀，避免人為因素碰撞儀器，保持全站儀一直處于水平狀態(tài)，也避免了人為操作造成的誤差。

4）手部讀圖軟件可以讀取特定格式圖紙，并直接在手部上完成取點(diǎn)坐標(biāo)等操作。

（1）測量時(shí)有參照，使放樣更加具體，更有參照。

（2）可以在手部上取點(diǎn)，使測量放樣工作更加適應(yīng)現(xiàn)場實(shí)況。如放線過程中有點(diǎn)被障礙物擋住，可以直接從手部上取該線上的另一點(diǎn)放設(shè)，而不必重新取點(diǎn)計(jì)算，節(jié)約了時(shí)間和人力。

3.3 系統(tǒng)一般操作流程

3.3.1 放樣操作流程

在計(jì)算機(jī)中安裝Point Creator軟件→打開圖形軟件，使用Point Creator在圖形中選取需要坐標(biāo)的點(diǎn)，生成點(diǎn)列表→將點(diǎn)列表和CAD圖紙或3D模型導(dǎo)入手部→現(xiàn)場在機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的指導(dǎo)下實(shí)際放樣

3.3.2 測量操作流程

現(xiàn)場實(shí)際測量→自動(dòng)記錄保存測量數(shù)據(jù)→生成實(shí)測點(diǎn)位分布圖→與理論值對比分析

4 Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)投入工程應(yīng)用程序

根據(jù)Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的自身特點(diǎn)和項(xiàng)目的工程實(shí)際，制定了4 個(gè)工程應(yīng)用程序。

4.1 程序1

實(shí)施項(xiàng)：專業(yè)培訓(xùn)Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)的使用方法及注意事項(xiàng)。目標(biāo)：使測量人員掌握使用系統(tǒng)，掌握系統(tǒng)的保養(yǎng)及注意事項(xiàng)。

4.2 程序2

實(shí)施項(xiàng)：在Trimble專業(yè)培訓(xùn)人員的陪同指導(dǎo)下，進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)性工程實(shí)踐。目標(biāo)：將培訓(xùn)對接生產(chǎn)，提升相關(guān)人員的系統(tǒng)工程實(shí)踐應(yīng)用能力，更熟練儀器的操作和注意事項(xiàng)，并在實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)并解決一些問題，為日后項(xiàng)目部獨(dú)立使用本系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

4.3 程序3

實(shí)施項(xiàng)：使用2 種系統(tǒng)先后進(jìn)行某單體的樁位偏差復(fù)核，比較傳統(tǒng)測量系統(tǒng)和Trimble V8系統(tǒng)的測量結(jié)果和工作效率。目標(biāo)：通過工程實(shí)踐應(yīng)用分析、明確Trimble系統(tǒng)的精度及效率。

4.4 程序4

實(shí)施項(xiàng)：獨(dú)立使用Trimble V8系統(tǒng)進(jìn)行工程施工應(yīng)用，與Trimble專業(yè)培訓(xùn)人員保持密切聯(lián)系，遇到問題迅速聯(lián)系解決。目標(biāo)：獨(dú)立、熟練使用系統(tǒng)，切實(shí)推進(jìn)工程進(jìn)度，減少測量工序時(shí)間。

5 Trimble V8機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)在施工中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和待改進(jìn)項(xiàng)

5.1 優(yōu)點(diǎn)

1）建筑小品放樣、樁位偏差分析、軸線控制點(diǎn)測設(shè)、管線坐標(biāo)測設(shè)可將現(xiàn)場操作效率提高至3～5 倍。

2）內(nèi)業(yè)取點(diǎn)、將點(diǎn)位信息輸入至全站儀、將實(shí)測信息反饋到電子圖紙的效率提高至5～7 倍。

3）取點(diǎn)、輸入點(diǎn)一次性正確率提高10%左右。

5.2 待改進(jìn)項(xiàng)

自動(dòng)捕捉有時(shí)候會(huì)被穿反光背心的人的反光背心混淆，全站儀鏡頭會(huì)跟隨穿反光背心的人的反光背心轉(zhuǎn)。經(jīng)過實(shí)踐，我們的解決措施是：通過手部控制全站儀鏡頭指向，效果良好。

6 結(jié)語

同傳統(tǒng)全站儀的測量方式相比，Trimble V8 機(jī)器人測量放樣系統(tǒng)具有取點(diǎn)方便準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣、人員操作簡單，測量放樣效率高等優(yōu)點(diǎn)。對于加快測量放樣工序時(shí)間、提高測量放樣準(zhǔn)確性、降低測量人員工作強(qiáng)度有積極意義。對類似工期緊、單體多、測點(diǎn)多、測量放樣精度要求高的工程有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。