BIM、AR等輔助技術(shù)在建筑工程機(jī)械自動(dòng)化中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究

　　摘要：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能夠推動(dòng)建筑工程快速發(fā)展，對(duì)建筑工程取得經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)施安全生產(chǎn)有著積極的作用。建筑工程實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化是一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程，需要對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)行深入研究，這樣才能夠充分的發(fā)揮出機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用效果。本文對(duì)BIM、AR等輔助技術(shù)在建筑工程機(jī)械自動(dòng)化中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行研究。

　　關(guān)鍵詞：輔助技術(shù);建筑工程;機(jī)械自動(dòng)化

　　機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)能夠推動(dòng)建筑工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展，BIM、AR等輔助技術(shù)會(huì)根據(jù)不同機(jī)械特性，融入到建筑工程開(kāi)展的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中。BIM、AR等輔助技術(shù)內(nèi)容龐雜，就當(dāng)前建筑工程開(kāi)展實(shí)際情況進(jìn)行分析，需要合理并且運(yùn)用到建筑工程當(dāng)中。BIM、AR等輔助技術(shù)的應(yīng)用能夠使機(jī)械自動(dòng)化效果更為突出，避免人員傷亡情況的發(fā)生，為建筑工程帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。

　　1 建筑工程機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用與存在的問(wèn)題

　　(1)建筑工程機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用。

　　隨著科學(xué)技術(shù)水平的逐步提升，建筑企業(yè)逐步構(gòu)建了自動(dòng)化生產(chǎn)模式，完成了機(jī)械自動(dòng)化的轉(zhuǎn)變，但是不同企業(yè)的自動(dòng)化程度有著明確的不同，這也表明了我國(guó)建筑企業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化程度還處于初期階段，在客觀上還存在發(fā)展空間。集成化和智能化是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的主要方面，其根本的目的就是為了能夠提升企業(yè)的機(jī)械生產(chǎn)效率，通過(guò)人工智能技術(shù)等發(fā)揮集成和智能功能。

　　機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)有效地降低了人力資源的投入，使整體生產(chǎn)力提升，并且能夠應(yīng)對(duì)不同的建筑施工風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)械自動(dòng)化具有檢驗(yàn)、預(yù)警等功能，是未來(lái)建筑工程發(fā)展的主要趨勢(shì)，要深入對(duì)BIM、AR等輔助技術(shù)的研究，強(qiáng)化機(jī)械自動(dòng)化影響。在建筑施工當(dāng)中對(duì)于存儲(chǔ)功能的要求也會(huì)越來(lái)越高，通信、定位等功能都是實(shí)現(xiàn)建筑工程機(jī)械自動(dòng)化不可缺少的內(nèi)容。建筑工程機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)既要開(kāi)展BIM、AR等輔助技術(shù)研究，同時(shí)也要借鑒現(xiàn)代科技的交叉知識(shí)，進(jìn)一步豐富BIM、AR等輔助技術(shù)的內(nèi)容，使建筑工程盲區(qū)得到有效控制。

　　(2)建筑工程機(jī)械自動(dòng)化存在的問(wèn)題。傳統(tǒng)建筑工程表現(xiàn)為生產(chǎn)方式的單一性，人為工程建設(shè)主體，無(wú)論是機(jī)械控制，還是安全生產(chǎn)都需要建筑工人來(lái)完成，導(dǎo)致在工作期間精神過(guò)度緊張。由整體建筑工程開(kāi)展?fàn)顩r進(jìn)行分析，傳統(tǒng)建筑工程需要花費(fèi)的成本會(huì)更高。單一化機(jī)械施工會(huì)導(dǎo)致工藝流程枯燥，效率也并不高。而要轉(zhuǎn)變這種情況，需要增強(qiáng)智能化。

　　BIM、AR等輔助技術(shù)應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，要發(fā)揮出人才的作用。建筑工程機(jī)械自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)需要培養(yǎng)專業(yè)人才，但是理論與實(shí)踐出現(xiàn)脫離，高校培養(yǎng)的機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)人才無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量都無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，而機(jī)械自動(dòng)化高級(jí)管理人才更是不多。在機(jī)械自動(dòng)化研究上資金短缺較為明顯，更多的對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的理解還處于概念階段，實(shí)際研發(fā)水平并不高。高水平的科技成果轉(zhuǎn)化受到一定的限制。

　　2 現(xiàn)有輔助技術(shù)

　　(1)AR技術(shù)。這是利用信息技術(shù)進(jìn)行的現(xiàn)實(shí)性增強(qiáng)，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成交流互動(dòng)。實(shí)時(shí)校準(zhǔn)場(chǎng)景，強(qiáng)調(diào)目標(biāo)位置的轉(zhuǎn)換，能夠展現(xiàn)出三維立體效果，使用者會(huì)通過(guò)AR技術(shù)直觀感受到物體結(jié)構(gòu)。特別是處于深層位置無(wú)法利用實(shí)物進(jìn)行直接測(cè)量，這時(shí)候就可以利用AR技術(shù)，對(duì)構(gòu)件安裝情況進(jìn)行測(cè)量，而產(chǎn)生的測(cè)量偏差較小，可以忽略不計(jì)。AR技術(shù)還具有追蹤定位功能，對(duì)標(biāo)記的物體進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺仄鳟?dāng)中，對(duì)跟蹤對(duì)象的現(xiàn)實(shí)坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記，反映到虛擬平臺(tái)中。AR技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用能夠彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)施工的不足，通過(guò)顯示設(shè)備將獲取到的信息進(jìn)行建模分析。

　　(2)BIM模型。BIM模型也就是建筑信息模型，能夠?yàn)榻ㄖ�工程開(kāi)展提供想象空間，機(jī)械自動(dòng)化當(dāng)中BIM模型是最為便捷的輔助性工具。BIM模型能夠?qū)⑽淖�、圖片等進(jìn)行數(shù)據(jù)三維化展示，利用信息化管理完成數(shù)據(jù)繼承，構(gòu)建數(shù)字信息系統(tǒng)。BIM模型的應(yīng)用能夠使建筑工程實(shí)施當(dāng)中的管理水平和效率提升，有效控制成本，最大限度縮短工期。BIM模型能夠?yàn)槭┕ぬ峁┰靸r(jià)依據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息提取，做好分類工作，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，保證建筑工程各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)信息共享。BIM模型在風(fēng)險(xiǎn)控制上也發(fā)揮著巨大的作用，建筑規(guī)模、功能要求都會(huì)在BIM模型當(dāng)中實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，在投資風(fēng)險(xiǎn)管理上也具有參考價(jià)值。

　　(3)單目攝像。

　　單眼相機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)是圖像預(yù)處理，可以初步獲得有用的信息。然后，利用形態(tài)學(xué)知識(shí)中的一些關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)研究結(jié)果。目前，測(cè)量圖像中點(diǎn)之間的距離是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的研究課題。首先，用單目攝像機(jī)獲取所需的圖像，用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)圖像特征提取技術(shù)得到實(shí)際需要的距離。這一系列的加工過(guò)程，可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，提出了一種利用單目運(yùn)動(dòng)相機(jī)對(duì)點(diǎn)狀運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行三維定位的方法。

　　一種更簡(jiǎn)單的方法是在機(jī)械相對(duì)駕駛位置的盲區(qū)放置一個(gè)單眼攝像頭，測(cè)量物體之間的距離并給出預(yù)警，以避免碰撞。在建筑工程中，對(duì)單目攝像機(jī)的要求不是很高，入門(mén)級(jí)技術(shù)可以解決工程領(lǐng)域更深層次的問(wèn)題，對(duì)建筑行業(yè)的從業(yè)人員來(lái)說(shuō)非常便利。

　　3 輔助技術(shù)在建筑工程機(jī)械自動(dòng)化中的應(yīng)用

　　建筑工程施工規(guī)模逐漸擴(kuò)大，機(jī)械管理難度也將會(huì)提升。安裝碰撞預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)�機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，防止安全事故的發(fā)生。輔助技術(shù)在建筑工程機(jī)械自動(dòng)化完成當(dāng)中會(huì)對(duì)施工狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，追蹤發(fā)生的情況，這種遠(yuǎn)程監(jiān)控能夠最大限度的滿足建筑工程施工作業(yè)要求，特別是對(duì)較為危險(xiǎn)的施工作業(yè)，能夠降低事故的發(fā)生。

　　(1)APP的實(shí)際應(yīng)用。BIM、AR等輔助技術(shù)都是數(shù)字信 息時(shí)代熱門(mén)的新興技術(shù)代表，都是基于互聯(lián)網(wǎng)下的數(shù)字信息技術(shù)，推動(dòng)了建筑工程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。為提升建筑工程工作效率和項(xiàng)目收益的提升發(fā)揮了巨大的作用。而基于BIM、AR等輔助技術(shù)設(shè)計(jì)的APP就能夠更好地應(yīng)用在建筑工程當(dāng)中。在建筑工程設(shè)計(jì)前期工作人員利用BIM技術(shù)確定三維建筑模型，在手機(jī)APP作用下將會(huì)直觀感受到設(shè)計(jì)的成果，這對(duì)于確認(rèn)設(shè)計(jì)成果是否符合實(shí)際建筑工程需求發(fā)揮著巨大的作用，并且方便設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行修改。

　　在建筑工程開(kāi)展階段，也可以利用手機(jī)APP對(duì)建筑模型各部分進(jìn)行施工指導(dǎo)，這對(duì)于建筑工程的開(kāi)展具有顛覆性。數(shù)字信息時(shí)代下的各行各業(yè)都要充分借助互聯(lián)網(wǎng)的功能，當(dāng)前手機(jī)APP在建筑工程當(dāng)中的應(yīng)用還屬于運(yùn)維階段，對(duì)于其他方面的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究，只有不斷地開(kāi)發(fā)符合建筑工程機(jī)械自動(dòng)化要求的手機(jī)APP，才能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)和施工階段整體納入到更具有針對(duì)性的移動(dòng)終端APP當(dāng)中，使建筑工程質(zhì)量和效率都得到保障。

　　(2)預(yù)警識(shí)別。對(duì)于較大的建設(shè)項(xiàng)目，機(jī)械設(shè)施數(shù)量很大，包括攪拌機(jī)進(jìn)出、塔吊回轉(zhuǎn)作業(yè)等，需要在機(jī)械本體上設(shè)置碰撞報(bào)警系統(tǒng)。也可考慮在機(jī)械設(shè)施頻繁活動(dòng)的區(qū)域配備碰撞報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)有很多組成部分，其中最核心的是測(cè)距系統(tǒng)。設(shè)定指示器是兩個(gè)物體的距離范圍是安全的，如果范圍縮小到一定程度，就需要停止，以避免兩個(gè)物體之間發(fā)生碰撞。

　　一般情況下，檢測(cè)設(shè)備可以放置在機(jī)器的四個(gè)角落，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)報(bào)警功能，不需要增加人員來(lái)現(xiàn)場(chǎng)指揮機(jī)器的指令。預(yù)警系統(tǒng)的使用，創(chuàng)造了良好的施工機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境，保證了機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行，從減少人員管理的角度完善了機(jī)械安全管理體系。我們可以借鑒近距離報(bào)警系統(tǒng)在駕駛中的經(jīng)驗(yàn)，我們可能需要考慮制造成本的問(wèn)題，以便適當(dāng)降低精度。

　　(3)運(yùn)行軌跡模擬。在施工中，一些危險(xiǎn)的操作必須用機(jī)器來(lái)完成。目前機(jī)器的操作可能要依靠人來(lái)控制，會(huì)造成一定程度誤差的出現(xiàn)，這就需要更多的智能機(jī)器獨(dú)立完成。前提是機(jī)器按照人類預(yù)設(shè)的代碼行走和工作。在危險(xiǎn)開(kāi)挖中，機(jī)械挖掘機(jī)能有效地進(jìn)行開(kāi)挖。將交叉耦合預(yù)補(bǔ)償方法與非線性比例積分控制器相結(jié)合應(yīng)用于液壓挖掘機(jī)，減少了跟蹤測(cè)量誤差、輪廓跟蹤誤差等誤差的發(fā)生。與使用機(jī)器人相比，僅通過(guò)編程來(lái)控制機(jī)械挖掘機(jī)的運(yùn)行軌跡是一種非常經(jīng)濟(jì)的措施。該技術(shù)在工程危險(xiǎn)作業(yè)中的成熟應(yīng)用，可大大提高工程的經(jīng)濟(jì)效益，降低人員危險(xiǎn)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。

　　4 結(jié)語(yǔ)

　　建筑工程安全事故頻發(fā)，使得機(jī)械自動(dòng)化開(kāi)發(fā)與應(yīng)用越來(lái)越受到人們重視，既能夠降低安全事故發(fā)生幾率，同時(shí)對(duì)建筑工程技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生影響。建筑工程機(jī)械自動(dòng)化首先要開(kāi)展技術(shù)研究，之后完善使用渠道，對(duì)其中存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，關(guān)注和完善機(jī)械之外的功能，積累機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，保證建筑工程整體效益。我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)還并不成熟，需要進(jìn)一步探索，在大力開(kāi)展技術(shù)研究和創(chuàng)新的同時(shí)，可以與其他國(guó)家研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行有效合作，融合先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，豐富理論指導(dǎo)，強(qiáng)化建筑工程機(jī)械自動(dòng)化效果，這樣為我國(guó)建筑工程的發(fā)展構(gòu)建條件和營(yíng)造安全環(huán)境。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：孔艷梅

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