AR/MR工程管理应用|VR/AR+建筑工程产业发展报告(09)

在这十几期文章中，小万为大家陆续发布由万间科技BIMVR产品技术团队成员整理编写的《VR/AR+建筑工程产业发展报告》。

本篇是第【09】期，第2章，第2节，第3部分。本期介绍在工程施工管理阶段的BIMAR/MR应用。

2.2.3 工程施工管理阶段BIMAR/MR应用

2.2.3.1 BIMAR/MR基本应用流程

目前施工管理阶段的BIMAR/MR应用还不是很普遍，不过其与施工现场结合的场景优势，大有超越VR的趋势。BIMAR/MR应用，同样可以应用于工程现场管理的安全、质量、进度及组织协调领域。其沟通的对象不再是纯虚拟的BIM模型，而是BIM模型与现场环境的沟通，也不再是施工管理人员或者工人与模型的沟通，而是多方参与进来完成协调沟通。

BIMAR/MR软件开发的演进路线如下三个图所示。以万间科技Mr.BIM为例，目前正在从定制开发，逐渐过渡到标准化软件开发及服务上。

传统项目定制开发流程

标准化软件应用流程1

标准化软件应用流程2

2.2.3.2 BIMAR/MR应用点分析

目前市面上已经有少数年轻的BIMAR或BIMMR的应用出现，成熟度略有差别。

目前的BIMAR应用主要是基于苹果iOS系统之上ARKit接口开发的，适配苹果最新的手机和iPad系列设备。而基于Android系统之上ARCore的应用还很少，因为目前适配的机型还不多。不过相信过不久，就会有大量的手机和平板设备，都会支持流畅AR的功能，AR体验的成本会大大降低。

而目前的BIMMR应用主要是针对微软HoloLens眼镜而开发的，前不久新出的Magic Leap 1，其在性能和体验上均相对HoloLens有一定的提升，相信它在建筑工程上也会有一定的应用。

下面，以万间Mr.BIM为例，结合以上四个应用，来介绍BIMAR/MR在建筑工程施工管理阶段的应用点实例。

Mr.BIM的AR功能点

（1）BIMAR/MR定位漫游

定位漫游指的是模型导出、导入、加载、施工现场定位、漫游查看的应用流程。即将BIM建模软件的模型带到施工现场去，1:1显示，且与现场真实位置的坐标对应。目前的定位方式分为触屏移动模型定位、手势移动模型定位、扫码定位，最简单的是扫码定位，定位可以非常精准。且可在施工现场和模型中，同时设置多个二维码，漫游一段距离，即对模型的位置进行校正。

采用定位二维码方式来进行定位，以Revit软件和HoloLens为例。每一个BIM模型中，均需要内置一个专门的族文件：定位标记码（Positioning Marker）。导出模型前，确认模型与实体空间定位的二维码的位置，然后分别在模型与实体空间中放置相同的二维码。Revit端的模型导出插件会专门对此定位标记码进行分类存放。

放置BIM模型中的定位码

施工现场粘贴的定位码

定位码可以放置多个，定位时通过HoloLens拍照扫描识别码进行坐标定位。

现场扫描定位码加载模型

模型在现场加载后，即可开始漫游体验，透过眼镜盒手持手机或平板电脑设备屏幕，可看到一个虚拟和现实融合的场景，应用于施工现场沟通交底，比传统的图纸要形象、直观很多。

数据按专业类别、层楼进行导出，可对不同专业、楼层信息进行分层显示。通过突出显示某一个专业模型，减少场景中的冗余，方便进行相应构件的质量验收对比。模型按专业类别以单色显示，可通过进度条，调整模型的显示透明度。

选择显示的模型类别

模型构件的显示透明度调节

（2）BIMAR/MR虚拟放线

除了可以把模型加载显示在现场，还可以把图纸也显示出来，看到一个虚拟放线的场景。随着定位精度不断提高，虚拟图纸放线，有望替代传统基于全站仪的放线方式。将平面图铺在场地实际的地面上，将立面图、剖面图挂在相应的立面位置，通过控制显示隐藏状态，查看不同的图纸放线信息。

同时还可在AR和MR场景中进行测量，包括距离、角度、垂直度等指标。

长度测量功能

通过点击确定第一个点，出现红线后像远端拉伸，点击确认第二个点即可以测量距离。尺寸默认为CM，并有按钮可以进行单位调节：M、CM、MM。

点击按钮对测量尺进行清零。

长度测量功能示例

面积测量功能

进行面积测量时，点击三个点可以确定该平面内三角形的面积，点击四个点即可以确认该平面内四边形的面积。进行四边形以及多边形测量时需要将测量区分为几个三角形，并利用三角形已知三边长求面积的海伦公式：

进行面积计算。

三角形面积测量功能示例

四边形形面积测量功能示例

角度测量功能

进行点击第一个点，确认一个角的第一条直线，点击第二个点确认两条直线的交点，再向外延伸第三个点确认该角的角度。

角度测量功能示例

垂直度测量功能

在进行垂直度测量的时，对AR设备内（iPad或者iPhone）的陀螺仪进行调用，测量X轴及Y轴的偏移。

当X轴上的点和Y轴上的点重合在圆心时，则该处垂直度良好，如出现大幅偏移则表示该处垂直度有偏差。

垂直度测量功能示例

以上的虚拟放线和测量功能，除了用于施工前，也同样适用于施工完成后的质量验收环节，后面不再重述。

（3）BIMAR/MR施工指导

除了模型、图纸的现场可视化，BIM模型上的信息、施工现场传感器上附加的信息，以及其他动画、图片、文档信息，均可在AR/MR场景中加载显示，用来指导现场施工。

比如，Mr.BIM有一个模型属性数据的自动提取插件：BIM2AR，将模型中所有构件的属性数据和模型整体信息，自动提取并导入SQLite数据库中。并和Mr.BIM中的构件做好对应。该部分对所有模型都是自动完成，极大提供工作效率。

最后在Hololens或AR设备中完成交互功能，通过交互显示或隐藏构件数据或项目信息，也包括项目图片、文档信息。

如下图所示，通过HoloLens的移动光标点击模型，对模型信息进行查看。模型信息以Revit模型中的信息为显示对象，将模型信息显示HoloLens眼镜上。

模型属性信息查看界面示例

施工前，项目各参与方选择相应的模块，对施工中的质量控制点进行识别，制定质量控制计划，针对质量控制关键点，还需要选择相应模块对工人进行教育培训。

施工中，如果工人遇到施工困惑，可以根据需求，选择相应的模块，根据AR指导正确完成施工任务。在施工过程中新发现的施工困惑和指导较多的地方，应作为新的质量关键点，加强在施工前对这些新的质量关键点的教育培训以及施工后的重点检查。

通过将BIM模型等加载到AR设备及微软Hololens可穿戴设备的软件中，通过精确定位，与现实场景进行结合，在现场直观检查构件、设备、隐蔽工程的最终效果。

智慧工地平台中由现场布置的传感器收集的数据也可增强现实出来。

设备运行信息查看示例

在施工期间，通过AR方式查看BIM模型，可以向工作人员准确展示应铺设材料的位置，墙壁应该贴合的位置以及应放置门的位置等等；可以帮助工程师进行线路路由，如HVAC管道、水管和电气管道的走向。AR还可以帮助减少安装过程中的错误，加快任务执行速度；并且通过在现场材料上直接可视化覆盖设计方案，可以更轻松地识别潜在的设计缺陷。

在AR中访问设计BIM模型，可以通过启用设计模型与竣工实体的视觉比较，来改进验收检查效果。特别是针对复杂机电管线及设备的安装检查，检查的安全清单可以在视野的上下文列表中呈现，并针对特定位置进行过滤。

除此之外，还可在其中植入类似SimVR的施工工艺流程、进度步骤的演示过程，一步一步指导现场工程的实施。在现场的施工指导培训，需要工人去到相应的具体位置，根据提示，一步步完成施工演示，此时工人便可发现相应的施工位是否具备施工条件，比如场地空间大小、工序穿插的冲突等等。

除了步骤流程的增强演示和体验培训，还可将工艺质量交底的要求也增强显示出来。

（4）BIMAR/MR质量验收

质量检测或隐蔽工程验收时，利用AR设备或Hololens可穿戴设备与现实结合观看钢筋、复杂节点构造、机电管线、装饰装修的三维效果，将实际完工面与模型进行对比。当发现偏差，则可进一步加载图纸进场景中比对，还可利用测量功能，对误差进行精准评判，最后通过视图保存功能，截图并评论，将问题点推送给后续人员落实整改。