自动测量机器人在建筑工程中的应用

赵 鹏，金成龙，郭晓红

(中国建筑第二工程局有限公司，辽宁 沈阳 110000)

0 引言

随着我国经济快速发展，消费者对居住的房屋品质要求日趋提升，装配式建筑与全装修交付已成为行业标配，家装市场的定制化装修也越来越受到消费者认可，行业发展趋势要求房屋工程质量标准和控制精度必须进一步提升。实测实量是提升房屋质量的关键方法，是各大开发商提升客户满意度、品牌美誉度的有效武器，也是评价和筛选工程承包方、考核项目开发团队的重要依据。

1 工程概况

某城市综合体建设工程位于沈阳市沈北新区，东临雅居街、西临盛京大道，南侧为规划路，北临蒲昌路，建筑面积共计824 100m2，其中商业建筑面积142 900m2，住宅建筑面积681 200m2。商业建筑地下2层，地上4层，局部5层，为框架结构。住宅建筑地下1层，地上15～18层。地下车库为框架结构，地上主楼为剪力墙结构。项目效果如图1所示。

图1 项目效果

2 工程特点及难点分析

2.1 工程特点

本项目为城市综合体，建设住宅单体共计75栋。住宅户型分别为85，95，115，125m2。因住宅为剪力墙结构，户内墙体较多，因此，项目实测实量工作量大。

2.2 工程难点

1)体量大，建设开发周期短，实测实量工作量大，工作进度要求高。

2)效率低 同一面墙体施工班组、总承包单位、监理单位、建设单位等均需进行测量，且测量速度完全依赖于测量人员操作熟练度。测量工作量较大时，人工测量降效问题凸显。

3)成本高 现有实测实量方式是通过人工对每一房间抽取若干点进行测量。该项工作需投入大量人工、时间、测量器具损耗等成本。若要求对房间所有墙体进行全面测量，成本投入将更大。

4)数据采集、整理难度大 传统实测实量方式受到测量人员、测量方法、测量设备的限制，如顶板(天花)平整度无法测量。后续数据整理繁琐，整理存储数据量庞大极易出错。

5)传统实测实量数据查询繁琐，各方管理层难以实施掌握项目信息，需依靠主动汇报和第三方抽查才可获得实测实量数据，受人为因素影响大。

3 自动测量机器人应用

3.1 后台程序设置

1)项目管理设置 录入项目名称、地址、负责人等信息，便于区分不同项目。

2)阶段指标设置 由于不同施工阶段的实测要求不同，可根据项目管理要求定义主体阶段、砌筑阶段、抹灰阶段、装修腻子实测阶段。每个阶段实测指标种类、合格标准和权重均可调整，如主体阶段可对墙体垂直度、平整度、顶板水平度进行测量；砌筑阶段、抹灰阶段可对墙体垂直度、平整度、房间方正度、顶板水平度、房间开间、进深、净高、墙体阴阳角、门窗洞口尺寸、门窗框垂直度、窗边墙尺寸、建筑1m线识别、飘窗顶板水平度进行测量；装饰装修阶段中，除砌筑阶段、抹灰阶段可测量相关参数外，还可测量吊顶水平度、棱线顺直度。操作界面如图2所示。

图2 阶段指标设置操作界面

3)户型管理设置 测量人员需上传项目所有户型对应图纸并标记该户型的测站顺序，现场按指定顺序完成实测任务。操作界面如图3所示。

图3 户型管理设置操作界面

4)户型参数设置 按要求设置房间实测实量区域，确定局部位置是否进行实测，自动对测量墙面、评价模式、墙面靠尺、开间进深参数进行设置。操作界面如图4所示。

图4 户型参数设置操作界面

5)楼房管理设置 输入楼房信息。可通过批量操作，为每个户型指定对应的楼栋、单元和房间。操作界面如图5所示。

图5 楼房管理设置操作界面

6)测量人员权限设置 操作界面如图6所示。

图6 测量人员权限设置操作界面

7)任务管理设置 项目开始进入实测阶段时，项目管理员可通过账户登录数据管理系统，进行实测任务的设置和分配。任务分配完成后，相关任务将同步至对应测量人员的手机APP账户。在软件展开菜单中通过项目、楼栋、阶段等信息筛选需要的任务，在“测量员”框中选择需要执行任务的人员。操作界面如图7所示。

图7 任务管理设置操作界面

3.2 现场测量操作

1)测量人员到达指定任务地点后，根据手机APP上收到的任务，通过项目、测量阶段、房间等信息筛选到指定任务，进入相应的任务界面，开始测量。APP任务操作界面如图8所示。

图8 测量任务操作界面

2)测量人员到达任务指定房间后，根据任务设置的测站顺序，在测站位置架设好三脚架和激光扫描仪，开启测量机器人并自动采集实测实量数据，2min左右即可完成1个房间的实测实量任务。

3)测量人员在手机APP单击相对应的任务，选择测量测站，单击“开始计算”按钮，APP会自动获取扫描仪数据并进行压缩上传至云服务器，云服务器计算完成后会通过手机提示“计算完成”。此时即可在APP中查看各实测指标成果图。该测站完成实测实量工作，进行下一站，重复该步骤即可。实测指标成果如图9，10所示。

图9 实测指标数据成果

图10 实测点位成果

4)实测实量数据采集完成后，数据即刻上传至网络云端。查询者可随时通过手机或网页APP查看已测量完成房间实测实量数据。实测实量数据超出评价要求时，软件自动标记超出评价要求位置，项目可通过问题标记对问题位置进行整改处理。处理完成后再次进行测量，更新网络云端处数据并标记整改处理及完成时间。实测实量数据同时可生成实测报告，报告中显示指标合格标准，套房评分，测站信息、实测任务、工程阶段、计算时间，户型图、实测员，房间开间进深、方正度、阴阳角，顶板水平度极差，墙面平整度、垂直度等信息。

3.3 注意事项

1)将产品从寒冷环境转移至温暖环境时，水可能在扫描仪内部某些元件上发生冷凝。为避免发生这种情况，建议在转移扫描仪前，将其放在密封塑料袋中。如果无法以密封方式包装扫描仪，待可观察到的冷凝水从扫描仪蒸发后，再打开扫描仪。

2)在扫描仪扫描期间，成像单元会高速旋转。当成像单元旋转时，保持与产品距离并勿用手、手指或任何物体触碰旋转的成像单元，以免造成人身伤害及对扫描仪的损坏。

3)实测现场应做到基本的工完场清，避免室内堆放材料影响实测，避免在过多灰尘或过于潮湿环境下使用设备。

4)扫描仪架设位置尽量选在房间中央，这样扫描结果会更加清晰完整，便于后期查看使用(如果扫描墙面距离<0.5m，扫描数据可能会出现一定偏差)。

3.4 项目使用情况

截至2020年12月末，测量完成18栋住宅，涵盖85，95，115，125m24种户型。已测量完成共计350个标准层，4 608个房间，生成1 152份实测实量报告。经过一定时间操作实践，单个房间测量时长可控制在3min以内。

4 自动测量机器人与传统人工实测实量对比

1)测量精度高 GB 50026—2020《工程测量标准》及 GB/T 12898—2009《国家三、四等水准测量规范》要求使用水准仪设备精度为±3mm，经纬仪设备精度为±2mm，钢尺设备精度为±1mm，2m靠尺设备精度为±1mm，塞尺设备精度为±1mm，在测量过程中还存在人为因素导致测量误差增大。自动测量机器人测量精度可达到±1mm且不存在人为因素导致测量误差增大，较传统人工实测实量方式优势明显。

2)实测效率提高 每个房间测量时间由2人10min，变为1人2min，效率提升5倍。

3)解放管理人员 以建筑面积30万m2高层住宅项目为例，传统上，需配置3名以上专职实测人员(或6名以上兼职实测人员)方可满足工程进度要求，自动测量机器人仅需1名专职实测人员，并可由初级管理人员(如实习生)等担任。

4)全程质量控制 严控上游环节实测质量，优化修补方案，减少抹灰及精装修阶段修补人工和耗材，确保最终交付品质。

5)简化管理流程 基本可省去进场前复测、各单位逐级复检等环节及每日数据整理汇报。

6)成本降低 以建筑面积30万m2的精装修交付项目为例，在实测实量人工投入上，土建阶段投入约40万元。运用实测机器人后，每个项目实测人工有望节省15万～25万元。

5 结语

1)利用自动测量机器人，可实现全流程自动化，2min左右即可完成1个房间全系列实测数据采集和计算，多项指标一次性获取。可快速实现场地移交，可大幅度提高施工效率，缩短工期。

2)使用自动测量机器人，可实现数据流贯穿验收、整改、移交等各阶段，数据可溯源、可共享、可重复利用，杜绝人为干扰，有效增强工程管理透明度，实现对工程项目进度的远程监控，保证数据准确。测量精度经国家权威计量机构认证，实测结果具有公信力，无须反复验证。

3)自动测量机器人较传统人工实测实量方法成本明显降低。使用自动测量机器人只需1名工作人员即可完成所有操作，可节省更多人力，所节省人力可投入到安全、进度、质量风险等其他方面的管理。

4)自动测量机器人的使用可加速人工智能与传统产业的融合。加快建筑行业向数字化转型，是建筑行业实测实量工作未来发展趋势。