BIM、AR等辅助技术在建筑工程机械自动化中的开发与应用研究

孔艳梅

（山东雄狮建筑装饰股份有限公司，山东 滕州 277599）

机械自动化技术能够推动建筑工程产业发展，BIM、AR等辅助技术会根据不同机械特性，融入到建筑工程开展的各个环节当中。BIM、AR等辅助技术内容庞杂，就当前建筑工程开展实际情况进行分析，需要合理并且运用到建筑工程当中。BIM、AR等辅助技术的应用能够使机械自动化效果更为突出，避免人员伤亡情况的发生，为建筑工程带来更高的经济效益。

1 建筑工程机械自动化应用与存在的问题

（1）建筑工程机械自动化应用。随着科学技术水平的逐步提升，建筑企业逐步构建了自动化生产模式，完成了机械自动化的转变，但是不同企业的自动化程度有着明确的不同，这也表明了我国建筑企业的机械自动化程度还处于初期

阶段，在客观上还存在发展空间。集成化和智能化是机械自动化技术的主要方面，其根本的目的就是为了能够提升企业的机械生产效率，通过人工智能技术等发挥集成和智能功能。机械自动化的实现有效地降低了人力资源的投入，使整体生产力提升，并且能够应对不同的建筑施工风险。机械自动化具有检验、预警等功能，是未来建筑工程发展的主要趋势，要深入对BIM、AR等辅助技术的研究，强化机械自动化影响。在建筑施工当中对于存储功能的要求也会越来越高，通信、定位等功能都是实现建筑工程机械自动化不可缺少的内容。建筑工程机械自动化的实现既要开展BIM、AR等辅助技术研究，同时也要借鉴现代科技的交叉知识，进一步丰富BIM、AR等辅助技术的内容，使建筑工程盲区得到有效控制。

（2）建筑工程机械自动化存在的问题。传统建筑工程表现为生产方式的单一性，人为工程建设主体，无论是机械控制，还是安全生产都需要建筑工人来完成，导致在工作期间精神过度紧张。由整体建筑工程开展状况进行分析，传统建筑工程需要花费的成本会更高。单一化机械施工会导致工艺流程枯燥，效率也并不高。而要转变这种情况，需要增强智能化。BIM、AR等辅助技术应用到建筑工程当中，要发挥出人才的作用。建筑工程机械自动化的实现需要培养专业人才，但是理论与实践出现脱离，高校培养的机械自动化专业人才无论是数量还是质量都无法满足市场需求，而机械自动化高级管理人才更是不多。在机械自动化研究上资金短缺较为明显，更多的对自动化技术的理解还处于概念阶段，实际研发水平并不高。高水平的科技成果转化受到一定的限制。

2 现有辅助技术

（1）AR技术。这是利用信息技术进行的现实性增强，通过计算机完成交流互动。实时校准场景，强调目标位置的转换，能够展现出三维立体效果，使用者会通过AR技术直观感受到物体结构。特别是处于深层位置无法利用实物进行直接测量，这时候就可以利用AR技术，对构件安装情况进行测量，而产生的测量偏差较小，可以忽略不计。AR技术还具有追踪定位功能，对标记的物体进行检测，实时将数据传输到主控器当中，对跟踪对象的现实坐标进行标记，反映到虚拟平台中。AR技术在建筑工程中的应用能够弥补现实施工的不足，通过显示设备将获取到的信息进行建模分析。

（2）BIM模型。BIM模型也就是建筑信息模型，能够为建筑工程开展提供想象空间，机械自动化当中BIM模型是最为便捷的辅助性工具。BIM模型能够将文字、图片等进行数据三维化展示，利用信息化管理完成数据继承，构建数字信息系统。BIM模型的应用能够使建筑工程实施当中的管理水平和效率提升，有效控制成本，最大限度缩短工期。BIM模型能够为施工提供造价依据，根据数据进行信息提取，做好分类工作，及时进行数据分析，保证建筑工程各个环节实现信息共享。BIM模型在风险控制上也发挥着巨大的作用，建筑规模、功能要求都会在BIM模型当中实现参数化，在投资风险管理上也具有参考价值。

（3）单目摄像。单眼相机技术的基础是图像预处理，可以初步获得有用的信息。然后，利用形态学知识中的一些关键点来实现研究结果。目前，测量图像中点之间的距离是一个比较简单的研究课题。首先，用单目摄像机获取所需的图像，用数学形态学方法对图像进行预处理，通过图像特征提取技术得到实际需要的距离。这一系列的加工过程，可以通过编程实现，提出了一种利用单目运动相机对点状运动物体进行三维定位的方法。一种更简单的方法是在机械相对驾驶位置的盲区放置一个单眼摄像头，测量物体之间的距离并给出预警，以避免碰撞。在建筑工程中，对单目摄像机的要求不是很高，入门级技术可以解决工程领域更深层次的问题，对建筑行业的从业人员来说非常便利。

3 辅助技术在建筑工程机械自动化中的应用

建筑工程施工规模逐渐扩大，机械管理难度也将会提升。安装碰撞预警系统能够对机械运转情况进行实时检测，防止安全事故的发生。辅助技术在建筑工程机械自动化完成当中会对施工状况进行实时定位，追踪发生的情况，这种远程监控能够最大限度的满足建筑工程施工作业要求，特别是对较为危险的施工作业，能够降低事故的发生。

（1）APP的实际应用。BIM、AR等辅助技术都是数字信息时代热门的新兴技术代表，都是基于互联网下的数字信息技术，推动了建筑工程自动化的实现。为提升建筑工程工作效率和项目收益的提升发挥了巨大的作用。而基于BIM、AR等辅助技术设计的APP就能够更好地应用在建筑工程当中。在建筑工程设计前期工作人员利用BIM技术确定三维建筑模型，在手机APP作用下将会直观感受到设计的成果，这对于确认设计成果是否符合实际建筑工程需求发挥着巨大的作用，并且方便设计人员发现问题及时进行修改。在建筑工程开展阶段，也可以利用手机APP对建筑模型各部分进行施工指导，这对于建筑工程的开展具有颠覆性。数字信息时代下的各行各业都要充分借助互联网的功能，当前手机APP在建筑工程当中的应用还属于运维阶段，对于其他方面的应用还需要进一步的研究，只有不断地开发符合建筑工程机械自动化要求的手机APP，才能够将设计和施工阶段整体纳入到更具有针对性的移动终端APP当中，使建筑工程质量和效率都得到保障。

（2）预警识别。对于较大的建设项目，机械设施数量很大，包括搅拌机进出、塔吊回转作业等，需要在机械本体上设置碰撞报警系统。也可考虑在机械设施频繁活动的区域配备碰撞报警系统。报警系统有很多组成部分，其中最核心的是测距系统。设定指示器是两个物体的距离范围是安全的，如果范围缩小到一定程度，就需要停止，以避免两个物体之间发生碰撞。一般情况下，检测设备可以放置在机器的四个角落，从而实现机器的自动报警功能，不需要增加人员来现场指挥机器的指令。预警系统的使用，创造了良好的施工机械生产环境，保证了机械设备的安全运行，从减少人员管理的角度完善了机械安全管理体系。我们可以借鉴近距离报警系统在驾驶中的经验，我们可能需要考虑制造成本的问题，以便适当降低精度。

（3）运行轨迹模拟。在施工中，一些危险的操作必须用机器来完成。目前机器的操作可能要依靠人来控制，会造成一定程度误差的出现，这就需要更多的智能机器独立完成。前提是机器按照人类预设的代码行走和工作。在危险开挖中，机械挖掘机能有效地进行开挖。将交叉耦合预补偿方法与非线性比例积分控制器相结合应用于液压挖掘机，减少了跟踪测量误差、轮廓跟踪误差等误差的发生。与使用机器人相比，仅通过编程来控制机械挖掘机的运行轨迹是一种非常经济的措施。该技术在工程危险作业中的成熟应用，可大大提高工程的经济效益，降低人员危险作业的风险。

4 结语

建筑工程安全事故频发，使得机械自动化开发与应用越来越受到人们重视，既能够降低安全事故发生几率，同时对建筑工程技术创新产生影响。建筑工程机械自动化首先要开展技术研究，之后完善使用渠道，对其中存在的问题进行解决，关注和完善机械之外的功能，积累机械自动化技术应用经验，保证建筑工程整体效益。我国机械自动化技术还并不成熟，需要进一步探索，在大力开展技术研究和创新的同时，可以与其他国家研究机构进行有效合作，融合先进技术经验，丰富理论指导，强化建筑工程机械自动化效果，这样为我国建筑工程的发展构建条件和营造安全环境。