摘要：本文通過對室內(nèi)裝修工程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，結(jié)合三維數(shù)字化技術(shù)的特點(diǎn)，初步提出了決室內(nèi)裝修問題的思路，在此基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)論述了大場景掃描、點(diǎn)云處理與建模技術(shù)、3D檢測等數(shù)字化技術(shù)在室內(nèi)裝修過程中的測量與數(shù)據(jù)處理、裝修設(shè)計(jì)、部品制造、施工、檢測等裝修環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字化技術(shù);室內(nèi)裝修;工業(yè)化裝修

一、室內(nèi)裝修工程中出現(xiàn)的問題

絕大部分裝修企業(yè)的裝修技術(shù)還是采用手工作坊形式，現(xiàn)場制作為主， 其特點(diǎn)是：測量手段簡單，以卷尺，激光測量尺為主，測量的數(shù)據(jù)是孤立的、碎片化的;裝飾設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)化，以“量體裁衣”作坊模式，且與施工和安裝不分;裝修作業(yè)粗放，雖然使用了一些小型電動(dòng)工具，但就整個(gè)裝修的本質(zhì)而言，仍然是手工作業(yè)性質(zhì);部品制造與安裝過程混亂，構(gòu)配件加工和安裝不分開，由一班人完成從原材料下料到裝修部件制作，直至最終的安裝工作;裝修完工后，驗(yàn)收檢測沒有很好的工具，裝修精度質(zhì)量與原先裝修方案的差異無法體現(xiàn);整個(gè)裝修工程時(shí)間長，工藝水準(zhǔn)低，造成材料的大量浪費(fèi)，產(chǎn)生大量的噪聲、污染、垃圾等環(huán)保問題。

二、三維數(shù)字化技術(shù)的特點(diǎn)及解決室內(nèi)裝修問題的思路

三維數(shù)字化是通過人工獲取物品的外形數(shù)據(jù)，將獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工拼接，通過建模的方式加以整理，將各個(gè)孤立的單視角三維數(shù)字模型無縫集成，經(jīng)過材質(zhì)貼圖、渲染處理以后，形成三維數(shù)據(jù)文件，這種三維數(shù)據(jù)文件有助于空間及部品設(shè)計(jì)、部品制造、施工、檢測等裝修環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和效率的提升。

（一）通過3D數(shù)字化信息技術(shù)，使得測量、設(shè)計(jì)與產(chǎn)品的制造，更加容易實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)精確測量、異地工業(yè)化制造，逐步減少現(xiàn)場制作，大幅度減少建筑裝飾施工現(xiàn)場的環(huán)境污染，提高對噪聲、廢氣、廢液的控制和回收，努力實(shí)現(xiàn)無垃圾、無污染、無噪聲，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型裝修。

（二）利用3D數(shù)字化技術(shù)可以大幅提升測量、設(shè)計(jì)、部品制造、施工、檢測等環(huán)節(jié)的精度，如數(shù)據(jù)采集的精度可達(dá)到0.5毫米，設(shè)計(jì)與制造的精度可達(dá)到0.2毫米，使得裝修的精度大幅提高。

（三）通過3D數(shù)字化技術(shù)，可以將裝修過程的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理，并以數(shù)據(jù)化為基礎(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)裝修的個(gè)性化定制、機(jī)械化生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配，這將提高材料的利用率，減少資源浪費(fèi)。

（四）通過3D數(shù)字化技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)裝修的信息化，多環(huán)節(jié)同步異地進(jìn)行，工期縮短，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，綜合成本降低。

三、數(shù)字化技術(shù)在室內(nèi)裝修中的應(yīng)用研究

運(yùn)用大場景掃描技術(shù)、點(diǎn)云處理與建模技術(shù)、3D檢測技術(shù)等數(shù)字化技術(shù)在室內(nèi)裝修過程中的應(yīng)用，主要針對測量與數(shù)據(jù)處理、設(shè)計(jì)、部品制造、施工、檢測等裝修環(huán)節(jié)的應(yīng)用。

（一）測量與數(shù)據(jù)處理

房屋室內(nèi)造型豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是毛坯房，這給信息采集工作帶來很大的困難。運(yùn)用大場景掃描技術(shù)對室內(nèi)空間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。大場景掃描技術(shù)基于激光的單色性、方向性、相干性和高亮度等特性，以其非接觸、掃描速度快、獲取信息量大、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、全自動(dòng)化、復(fù)雜環(huán)境測量等優(yōu)點(diǎn)，克服傳統(tǒng)測量儀器的局限性，成為直接獲取目標(biāo)高精度三維數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)三維可視化的重要手段。尤其是在異型室內(nèi)空間的測量上，有明顯的優(yōu)勢。

大場景掃描技術(shù)通過三維激光掃描對室內(nèi)空間，從而獲取房屋表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，激光掃描的每一個(gè)數(shù)據(jù)（點(diǎn)）帶有X、Y、Z坐標(biāo)數(shù)值或色彩數(shù)據(jù)（R、G、B），將這些數(shù)據(jù)（點(diǎn)）集合起來形成點(diǎn)云（Point Cloud），點(diǎn)云構(gòu)成房屋室內(nèi)表面的全局特征，由此可以獲得房屋的幾何尺寸與表面紋理的高等級精度模型，整個(gè)過程簡單，數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)還不是實(shí)體，不能作為設(shè)計(jì)與制造階段所用，需要對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理過程可以分為預(yù)處理、建模兩個(gè)環(huán)節(jié)。在點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理環(huán)節(jié)，需要利用PolyWorks、Geomagic Studio 等軟件對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行前期去噪，在點(diǎn)云階段的分塊點(diǎn)云拼接、點(diǎn)云預(yù)處理、封裝形成三角面，在多邊形階段進(jìn)行模型修補(bǔ)和模型優(yōu)化，減低模型重建的復(fù)雜性，提高精確度和速度;在建模環(huán)節(jié)，預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)以參考文件的方式導(dǎo)入PROE/UG等三維建模軟件，通過捕捉點(diǎn)構(gòu)成線、面和實(shí)體，完成三維建模。在為后續(xù)的室內(nèi)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確的、高精度的數(shù)據(jù)。

（二）裝修設(shè)計(jì)

包括空間及部品設(shè)計(jì)。工業(yè)化裝修是室內(nèi)裝修的發(fā)展方向，但是室內(nèi)裝修又是個(gè)性化的，這造成了各種裝修部件尺寸的非標(biāo)準(zhǔn)化，需要對多大部分裝修部件進(jìn)行個(gè)性化的定制或個(gè)性化的加工，這種個(gè)性化的加工的前提是個(gè)性化的設(shè)計(jì)，且設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。通過Powermill/PROE 等參數(shù)化CAD/CAM軟件進(jìn)行數(shù)字化建模，通過兼容格式的轉(zhuǎn)換，使得這種數(shù)字化的三維模型適應(yīng)家具、門窗、廚衛(wèi)用品、墻頂?shù)仫椘返冉ㄖ考墓I(yè)化生產(chǎn)，打破了行業(yè)的界限，以消費(fèi)者為導(dǎo)向，整合了建筑、建材、家具、照明等產(chǎn)品，成為構(gòu)建裝飾產(chǎn)業(yè)鏈的紐帶。

在裝修部品數(shù)字化的基礎(chǔ)上，可以將裝修產(chǎn)業(yè)鏈上各相關(guān)企業(yè)的裝修產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型信息都編碼上傳到產(chǎn)品設(shè)計(jì)平臺(tái)上，以供系統(tǒng)隨時(shí)調(diào)用，可以讓消費(fèi)者自主選擇，利用虛擬場景技術(shù)可以將設(shè)計(jì)的效果實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來，這樣就使顧客可以參與到室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)的過程中來。消費(fèi)者確定裝修方案后，可以從產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫輸出整個(gè)家裝方案的產(chǎn)品清單，以及工程預(yù)算表，所有家裝產(chǎn)品的產(chǎn)品型號、顏色、尺寸數(shù)據(jù)、價(jià)位、品牌等信息一目了然。這將有助于企業(yè)在進(jìn)行裝修設(shè)計(jì)管理過程中能夠真正并行化、虛擬化、敏捷化。

室內(nèi)裝修企業(yè)與其他裝修部品生產(chǎn)企業(yè)之間在統(tǒng)一的設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)及同一室內(nèi)三維模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、施工工作，平臺(tái)上的各專業(yè)模型及數(shù)據(jù)信息將可以隨時(shí)共享，任何裝修對象的數(shù)據(jù)有調(diào)整，其他環(huán)節(jié)的實(shí)施者都可獲得更改后的數(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)信息不對等所造成的失誤。

根據(jù)住宅裝修產(chǎn)業(yè)化的基本思路，裝修部品數(shù)字化是家裝工業(yè)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，模塊化的設(shè)計(jì)和菜單式的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)品多樣化、個(gè)性化的關(guān)鍵，是現(xiàn)代裝修設(shè)計(jì)體系的核心部分。

（三）裝修產(chǎn)品的制造

運(yùn)用PROE、UG等參數(shù)化軟件，根據(jù)設(shè)計(jì)外觀進(jìn)行構(gòu)圖，拆分，定位，生成更加直觀的三維模型文件，這種三維模型數(shù)據(jù)可以直接對接現(xiàn)代工業(yè)化的制造系統(tǒng)。 以木制品的制造為例，將設(shè)計(jì)好的三維模型，導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件的加工模型中進(jìn)行加工編程，并將生成的數(shù)控加工代碼送至加工中心中，加工中心就會(huì)按照設(shè)計(jì)的圖紙完成產(chǎn)品的制造，進(jìn)行批量加工。數(shù)字化技術(shù)縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)制造周期，提高了生產(chǎn)效率。

（四）施工與裝配

現(xiàn)代化的裝修現(xiàn)場的施工工藝發(fā)生很大的變化，原來由不同工種工人采用手工操作方式所完成的工序，現(xiàn)在被分解、重構(gòu)成為簡單的、易理解、易掌握的標(biāo)準(zhǔn)的步驟，針對這一變化，施工工藝上，應(yīng)按照合理的施工組織進(jìn)行工藝制程設(shè)計(jì)，將各分部分項(xiàng)工程分解為可控的施工步驟;為了保證每個(gè)施工步驟得到有效執(zhí)行，可以利用每個(gè)步驟應(yīng)該的操作內(nèi)容盡可能表述得簡單易學(xué)，可以用視頻軟件將施工步驟編制成直觀的施工工藝示意圖或者短視頻，利于工人快速掌握要點(diǎn)。

施工管理方面，可以用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程管控，包括安裝過程控制，如利用三維掃描結(jié)果與設(shè)計(jì)圖紙對比，對關(guān)鍵步驟的裝修質(zhì)量進(jìn)行管控，也可以進(jìn)行裝修施工進(jìn)度進(jìn)行管控。通過對預(yù)埋件的掃描紀(jì)錄，可以對水電管道等預(yù)埋部件進(jìn)行實(shí)景紀(jì)錄，此外對施工變更情況也可以進(jìn)行時(shí)紀(jì)錄，作為施工檔案存底，便于以后維修。

（五）裝修檢測

裝修完成后，再次利用大場景掃描技術(shù)對室內(nèi)空間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過Geomagic Qualify技術(shù)建立裝修設(shè)計(jì)和裝修施工結(jié)果之間所缺乏的重要聯(lián)系紐帶，通過利用采集裝修后的數(shù)據(jù)與實(shí)際裝修的各構(gòu)造部件之間進(jìn)行快速、明了的圖形比較，發(fā)現(xiàn)其差異值， 還可以在需要管控的2D 尺寸和3D模型之間自動(dòng)生成檢測報(bào)告，以說明裝修的結(jié)果與原設(shè)計(jì)方案之間的對比值，由此實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化的裝修檢測。

四、小結(jié)

工業(yè)化裝修是室內(nèi)裝修的發(fā)展趨勢，它是以數(shù)字化為基礎(chǔ)的。通過引入3D數(shù)字化技術(shù)，將房屋的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)系統(tǒng)，進(jìn)行空間及裝修部件的設(shè)計(jì)，同時(shí)厘清室內(nèi)裝修的流程及需求，使得數(shù)字化技術(shù)能夠有效導(dǎo)入裝修產(chǎn)業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)裝修的工業(yè)化，提高室內(nèi)設(shè)計(jì)與施工的質(zhì)量，提高裝修施工的速度，減少裝修材料的浪費(fèi)， 并且將整個(gè)裝修過程最終的施工資料進(jìn)行整合管理，為將來的維修提供完整的資料。

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