Trimble V8型机器人测量放样系统在工程施工中的应用

中国建筑第八工程局有限公司总承包公司 上海 200135

1 工程概况

上海某旅游度假区主入口和花园区域共包含22 个（套）单体建筑、管线设施和大面积的花园景观建设。2 个区域各有特色，主入口区域为有着丰富外立面的百货商店、面包房等建筑，花园区为2 个小型游乐设施和梦幻般的景观等内容。

2 工程的特点、难点和采用TrimbleV8机器人测量放样系统的原因[1-3]

工程的特点：工期紧；工序复杂；场地面积大、单体多，分布散；需测设点位多；精度要求高。

测量工作主要有以下难点：

1）娱乐性、主题性的建筑设施和场地造型奇异、铺装复杂，场地铺装给定的基准坐标点位就多达7 810 个，弧线挡土墙多达1 035 条，单体建筑结构定位点约6 288 个；

2）地下管网空间状复杂分布，管线全部需要用全站仪放设定位，需放设点位约3 747 个；

3）业主只给出3 个测量控制基准点，其余绝大多数坐标需根据基准点计算或由Revit模型、CAD图纸等获取。

传统的全站仪测量方式有如下缺点：

1）不能对接Revit和CAD等图形软件，点位坐标要用人工计算（或加插件软件取点）、手工输入全站仪中，需要消耗大量的人力和时间，且易出错；

2）传统全站仪全由人工操作，受操作方式限制，测量、放样所需时间长，难以提高效率。

而采用Trimble机器人V8测量放样系统可克服上述缺点，增加测量放线效率，减少过程投点质量问题，降低测量及技术人员劳动强度，可迅速推进工程进展，这就是我们采用Trimble V8机器人测量放样系统的原因。

3 Trimble V8机器人测量放样系统

3.1 系统组成

Trimble V8机器人测量放样系统主要由软件和硬件两部分组成（图1）。软件：Point Creator用于从CAD和Revit等图形软件取点坐标等；手部读图软件，用于读取导入到手部中的经过转换格式的CAD和Revit等图纸。硬件：全站仪，精度2″，可以自动捕捉棱镜并对中；手部，可与Point Creator对接直接获取点列表、背图纸和3D模型等，可以远距离控制全站仪；360°反光棱镜，可以被全站仪360°全方位捕捉。

3.2 系统特点与优势

Trimble V8机器人测量放样系统的优点就是能很好地解决快速、精确测量放线的需求。

1）和CAD/REVIT完美对接，自动在图形软件中取得点位的二维/三维坐标。Trimble具有Point Creator功能软件，安装此插件后，CAD和REVIT软件工具面板中将产生Point Creator工具栏，可以在CAD和REVIT中直接获取和保存点的坐标并按需要生成列表，将其和对应图纸导入到手部或者全站仪。然后在测量、放样中直接调用，互为参照（图2～图4）。

图1 Trimble V8 机器人

图2 对接REVIT和CAD软件取点工具栏界面

图3 选取生成坐标的点生成的点列表

图4 获取的点坐标和图纸导入到Trimble系统手部

2）指导测量员测量放样，减少测量放样时间。

（1）设置好后视点后，系统自带的全站仪可以自动指向需放样点的方位，指导测量人员找到点位。

（2）360°反光镜，可以360°全方位捕捉。

（3）测量、放样时全站仪镜头可以自动跟踪，捕捉反光镜并自动对中，极大简化了人工将镜头对准反光镜的操作，且避免人的操作误差，准确性高。如果周围环境复杂、有雾、或者全站仪距离反光镜的距离过远，全站仪不能自动捕捉到反光镜或者捕捉时间过长，可以使用手部远距离操作全站仪镜头转向，对正镜头方位。

（4）可以将实际测量所得点位信息直接保存在手部，导入计算机后可以直接生成实测点位分布图，便于分析工程实体与设计的偏差。降低人员工作量（图5、图6）。

3）磁浮系统、自动马达控制全站仪转动、指向。

（1）仪器整平快速可靠。

图5 Trimble手部控制全站仪界面实测点位图在Trimble手部中显示界面

图6 导入的Trimble实测点位图与设计图纸结合分析桩位偏差

（2）无需人员触碰操作全站仪，避免人为因素碰撞仪器，保持全站仪一直处于水平状态，也避免了人为操作造成的误差。

4）手部读图软件可以读取特定格式图纸，并直接在手部上完成取点坐标等操作。

（1）测量时有参照，使放样更加具体，更有参照。

（2）可以在手部上取点，使测量放样工作更加适应现场实况。如放线过程中有点被障碍物挡住，可以直接从手部上取该线上的另一点放设，而不必重新取点计算，节约了时间和人力。

3.3 系统一般操作流程

3.3.1 放样操作流程

在计算机中安装Point Creator软件→打开图形软件，使用Point Creator在图形中选取需要坐标的点，生成点列表→将点列表和CAD图纸或3D模型导入手部→现场在机器人测量放样系统的指导下实际放样

3.3.2 测量操作流程

现场实际测量→自动记录保存测量数据→生成实测点位分布图→与理论值对比分析

4 Trimble V8机器人测量放样系统投入工程应用程序

根据Trimble V8机器人测量放样系统的自身特点和项目的工程实际，制定了4 个工程应用程序。

4.1 程序1

实施项：专业培训Trimble V8机器人测量放样系统的使用方法及注意事项。目标：使测量人员掌握使用系统，掌握系统的保养及注意事项。

4.2 程序2

实施项：在Trimble专业培训人员的陪同指导下，进行系统的试验性工程实践。目标：将培训对接生产，提升相关人员的系统工程实践应用能力，更熟练仪器的操作和注意事项，并在实践应用中发现并解决一些问题，为日后项目部独立使用本系统打下基础。

4.3 程序3

实施项：使用2 种系统先后进行某单体的桩位偏差复核，比较传统测量系统和Trimble V8系统的测量结果和工作效率。目标：通过工程实践应用分析、明确Trimble系统的精度及效率。

4.4 程序4

实施项：独立使用Trimble V8系统进行工程施工应用，与Trimble专业培训人员保持密切联系，遇到问题迅速联系解决。目标：独立、熟练使用系统，切实推进工程进度，减少测量工序时间。

5 Trimble V8机器人测量放样系统在施工中应用的优点和待改进项

5.1 优点

1）建筑小品放样、桩位偏差分析、轴线控制点测设、管线坐标测设可将现场操作效率提高至3～5 倍。

2）内业取点、将点位信息输入至全站仪、将实测信息反馈到电子图纸的效率提高至5～7 倍。

3）取点、输入点一次性正确率提高10%左右。

5.2 待改进项

自动捕捉有时候会被穿反光背心的人的反光背心混淆，全站仪镜头会跟随穿反光背心的人的反光背心转。经过实践，我们的解决措施是：通过手部控制全站仪镜头指向，效果良好。

6 结语

同传统全站仪的测量方式相比，Trimble V8 机器人测量放样系统具有取点方便准确、自动化程度高、适用范围广、人员操作简单，测量放样效率高等优点。对于加快测量放样工序时间、提高测量放样准确性、降低测量人员工作强度有积极意义。对类似工期紧、单体多、测点多、测量放样精度要求高的工程有很好的推广应用价值。