CN103336856A - 一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于钢结构行业的数字化模拟建造技术领域，提供了一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法，包括以下步骤：步骤A：获取若干钢构件实体的模型信息；步骤B：对所述钢构件实体的模型信息进行复核；步骤C：在三维扫描软件内导入所述模型信息，通过所述三维扫描软件对所述扫描模型进行三维空间操作以实现预拼装。采用本发明的钢结构虚拟预拼装方法能使拼装精度更高，花费人力、物力更少，同进也能缩短制作周期，降低生产成本。

Description

一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法

技术领域

本发明涉及钢结构行业的数字化模拟建造技术，尤其涉及一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法。

背景技术

建筑工程钢结构专业有其特殊性，其特殊性在于：钢结构构件的制作地点与安装地点不在同一地点，构件需在钢结构制作厂内进行制作，而安装现场往往距离钢结构制作厂较远，制作完成后通过各运输方式将构件运送至安装现场，受建筑结构类型、运输车辆长度等因素影响，构件需要分段进行制作，为保证重要复杂结构的一次性安装到位，通常需在钢结构制作厂内或安装现场进行预拼装，拼装合格后再进行吊装安装。

在工程建设过程中，存在以下几种情况：

1、整个项目的钢结构工程由几家钢结构制作厂共同参与制作，由于几个钢结构制作厂之间的加工工艺、加工设备、加工精度存在差异，为保证各厂家制作的构件最终能合并成整体，构件需要进行现场预拼装。

2、当工程的结构复杂时，为保证安装现场的顺利安装，钢结构制作厂需对分段制作的构件在厂内进行预拼装。

3、预拼装过程往往需要搭设拼装胎架、需消耗大量的人力、物力，增加制作成本，延长制作周期。但如果取消预拼过程，就存在构件尺寸超差，无法完成安装需返厂整改的可能，无形中给企业经营增加风险。

钢结构预拼装(pre-assembly of steel structure)：将分段制造的大跨度柱、梁、桁架、支撑等钢构件和多层钢框架结构，特别是用高强度螺栓连接的大型钢结构、分块制造和供货的钢壳体结构等，在出厂前进行整体或分段分层临时性组装的作业过程。预拼装是控制质量、保证构件在现场顺利安装的有效措施。

而现有的预拼接技术都需要花费较大的人力、物力，同时也会增加制作成本，延长制作周期。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法，旨在解决钢结构需要通过钢构件实体进行拼装的问题。

本发明是这样实现的，一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法，包括以下步骤：

步骤A：获取若干钢构件实体的模型信息；

步骤B：对所述钢构件实体的模型信息进行复核；

步骤C：在三维扫描软件内导入复核后的钢构件实体的模型信息，通过所述三维扫描软件对所述模型信息进行三维空间操作以实现预拼装。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其中，所述步骤A具体为：

通过网络于不同制作厂方获取所需的钢构件实体的模型信息。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其中，所述钢构件实体的模型信息为钢构件的三维扫描模型或者为钢构件的控制点模型。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其中，所述构件的三维扫描模型的获取步骤包括：

将三维扫描设备通过数控接口与电脑相连，建立所述三维扫描设备与电脑中所述三维扫描软件之间的数据传输通道；

将钢构件平稳放置于扫描平台；

运行所述三维扫描软件，启动所述三维扫描设备，对钢构件进行全方位的扫描，扫描的同时所述三维扫描设备将扫描数据传输至电脑，在所述三维扫描软件界面内生成当前扫描的钢构件的三维扫描模型，并将所述三维扫描模型进行保存；

重复上述步骤获取所有钢构件的三维扫描模型。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其中，所述构件的控制点模型的获取步骤包括：

将钢构件平稳放置于扫描平台；

在构件上标示关键控制点；

利用全站仪测量设备测量钢构件中关键控制点的测量数据；

测量完成后，将所述全站仪测量设备与电脑连接，将所述测量数据导入三维扫描软件内，在软件内生成由各关键控制点构成的控制点模型；

重复上述步骤获取所有钢构件的控制点模型。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤B包括下述步骤：

在三维扫描软件内导入该构件的原设计模型和钢构件实体的模型信息，通过在所述三维扫描软件内对所述模型信息进行三维空间操作，检查所述模型信息与原设计模型之间的重合度，若两者之间的重合度满足要求，则判断为钢构件制作质量达标，若两模型之间的偏差超过相关要求，则判断为需对钢构件进行修改。

所述的钢结构虚拟预拼装方法，其中，所述步骤C包括下述步骤：

在预拼装过程中检查需要进行拼装的两两扫描模型之间的对接吻合度，若两扫描模型之间对接吻合度满足要求，则判断为钢构件制作质量达标，若两扫描模型之间对接偏差超过相关要求，则判断为需对钢构件进行修改。

通过网络于不同制作厂方获取所需的钢构件实体的扫描模型。

本发明与现有技术相比，本发明的钢结构虚拟预拼装方法通过三维扫描设备或全站仪测量设备对钢构件进行扫描或测量，生成扫描模型或控制点模型，并在电脑内通过三维扫描软件完成预拼装过程，以代替实体构件的预拼装过程，从而使拼装精度更高，花费人力、物力更少，同进也能缩短制作周期，降低生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的钢结构虚拟预拼装方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了简化钢结构工程预拼装工序，同时降低生产成本，缩短制作周期，本发明设计出了一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法。该方法通过三维扫描设备或全站仪测量设备对构件进行扫描或测量，生成三维扫描模型或控制点模型，在电脑内完成预拼装过程，以代替实体构件的预拼装过程，从而达到降低生产成本，缩短生产周期和提高拼装精度的目的。

如图1所示，一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法，包括以下步骤：步骤A：获取若干钢构件实体的模型信息；步骤B：对所述钢构件实体的模型信息进行复核；步骤C：在三维扫描软件内导入复核后的钢构件实体的模型信息，通过所述三维扫描软件对所述模型信息进行三维空间操作以实现预拼装。所述钢构件实体的模型信息包括钢构件的三维扫描模型和钢构件的控制点模型。在预拼装过程中检查需要进行拼装的两两钢构件的三维扫描模型或钢构件的控制点模型之间的对接吻合度，若两模型之间对接吻合度满足要求，则钢构件制作质量达标，若两模型之间对接偏差超过相关要求，则需对钢构件进行修改。通过安装在电脑中的三维扫描软件进行虚拟预拼装，在预拼装过程中可以检查出构件与构件之间对接处的制作偏差，偏差较大的需及时进行整改，避免后期因为构件制作超出偏差，无法进行安装需返厂修改，造成人力、财力、资金的浪费，工期受到延误。

本技术在工程中的具体运用方式如下：

三维扫描设备101：在钢结构制作厂内，采用三维扫描设备101将制作完成需要预拼装的钢构件全部扫描录入电脑，利用扫描模型103在电脑中进行预拼装。

1）在电脑上安装三维扫描设备101的驱动程序及三维扫描软件；

2）将三维扫描设备101通过数控接口与电脑相连，建立设备与电脑之间的数据传输通道；

3）将钢构件平稳放置于扫描平台；当所述需扫描的钢构件体积或重量较小时可以直接平稳放置到扫描平台上，当所述需扫描的钢构件体积或重量较大时，可通过吊运的方式放置到扫描平台上；

4）模型扫描：在电脑上运行所述三维扫描软件，启动三维扫描设备101对钢构件进行全方位的扫描，扫描的同时设备会将数据传输至电脑，在三维扫描软件界面内生成当前扫描构件的三维扫描模型103，并将此模型进行保存；

5）扫描模型与设计模型的复核：在三维扫描软件内导入该构件的原设计模型，然后将三维扫描模型103也导入三维扫描软件内，两种模型可用不同颜色进行显示，通过不同的颜色显示可以更方便的辨别和对比三维扫描模型103与原模型之间的差别，显示颜色种类可由用户自定义，通过在软件内对三维扫描模型进行三维空间操作，比如，移动、旋转等操作，检查两个模型之间的重合度，如两模型之间的重合度满足要求，则构件制作质量达标，如两模型之间的偏差超过相关要求，则需对钢构件进行修改。

6）扫描模型与扫描模型之间的预拼装：用相同方法对需要与该构件进行预拼装的另一根钢构件采用三维扫描设备101进行三维扫描并生成三维扫描模型103，并将三维扫描模型103进行保存，在三维扫描软件内导入不同的两个三维扫描模型，通过在软件内对三维扫描模型进行三维空间操作，比如，移动、旋转等操作，检查两个三维扫描模型之间的对接吻合度，如两个三维扫描模型之间对接吻合度满足要求，则构件制作质量达标，如两个三维扫描模型之间的偏差超过相关要求，则需对钢构件进行修改。

7）模型预拼工作结束，关闭三维扫描设备及三维扫描软件。

全站仪测量设备102：当由于操作空间受限、自然气候等因素无法采用三维扫描设备101对构件进行扫描时，可采用全站仪测量设备102对构件外观尺寸重要控制点进行测量，然后将测量数据录入电脑，三维扫描软件内有全站仪测量模块，支持全站仪测量设备102的数据导入，数据导入后生成控制点模型104，在电脑内完成虚拟预拼装过程。

1）将钢构件平稳放置于扫描平台；当所述需扫描的钢构件体积或重量较小时可以直接平稳放置到扫描平台上，当所述需扫描的钢构件体积或重量较大时，可通过吊运的方式放置到扫描平台上；

2）在构件上标示关键控制点，所述关键控制点包括：截面控制点、对接控制点等；

3）用调置水平的全站仪测量设备102测量构件的各个关键控制点；

4）测量完成后，将全站仪测量设备102与电脑连接，将全站仪测量设备102的测量数据导入三维扫描软件内，在所述三维扫描软件内生成由各控制点构成的控制点模型104；

5）控制点模型与设计模型之间的复核：在三维扫描软件内导入该构件的原设计模型，然后将控制点模型104也导入三维扫描软件内，通过在软件内对控制点模型104进行三维空间操作比如，移动、旋转等操作，检查控制点模型104与原设计模型在关键控制点上的重合度，如两模型之间的关键点重合度满足要求，则构件制作质量达标，如偏差超过相关要求，则需对钢构件进行修改。

7）控制点模型与控制点模型之间的预拼装：用相同方法对需与该构件进行预拼装的另一根钢构件进行全站仪测量设备102关键点测量并生成控制点模型104，并将所述控制点模型104进行保存，在软件内导入不同的两个控制点模型104，通过在软件内对控制点模型104进行三维空间操作，比如，移动、旋转等操作，检查两个模型之间的对接吻合度，如两模型之间的对接吻合度满足要求，则构件制作质量达标，如两模型之间的偏差超过相关要求，则需对钢构件进行修改。

8）模型预拼装工作结束，关闭全站仪测量设备102及三维扫描软件。

当预拼装构件由不同钢结构制作厂进行制作时，可通过网络将扫描模型信息进行传输，完成不同制作厂之间的钢构件虚拟预拼装过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于可视化模型的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：获取若干钢构件实体的模型信息；

步骤B：对所述钢构件实体的模型信息进行复核；

步骤C：在三维扫描软件内导入复核后的钢构件实体的模型信息，通过所述三维扫描软件对所述模型信息进行三维空间操作以实现预拼装。

2.根据权利要求1所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤A具体为：

通过网络于不同制作厂方获取所需的钢构件实体的模型信息。

3.根据权利要求1所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述钢构件实体的模型信息为钢构件的三维扫描模型或者为钢构件的控制点模型。

4.根据权利要求3所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述构件的三维扫描模型的获取步骤包括：

将三维扫描设备通过数控接口与电脑相连，建立所述三维扫描设备与电脑中所述三维扫描软件之间的数据传输通道；

将钢构件平稳放置于扫描平台；

运行所述三维扫描软件，启动所述三维扫描设备，对钢构件进行全方位的扫描，扫描的同时所述三维扫描设备将扫描数据传输至电脑，在所述三维扫描软件界面内生成当前扫描的钢构件的三维扫描模型，并将所述三维扫描模型进行保存；

重复上述步骤获取所有钢构件的三维扫描模型。

5.根据权利要求3所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述构件的控制点模型的获取步骤包括：

将钢构件平稳放置于扫描平台；

在构件上标示关键控制点；

利用全站仪测量设备测量钢构件中关键控制点的测量数据；

测量完成后，将所述全站仪测量设备与电脑连接，将所述测量数据导入三维扫描软件内，在软件内生成由各关键控制点构成的控制点模型；

重复上述步骤获取所有钢构件的控制点模型。

6.根据权利要求1所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤B包括下述步骤：

在三维扫描软件内导入该构件的原设计模型和钢构件实体的模型信息，通过在所述三维扫描软件内对所述模型信息进行三维空间操作，检查所述模型信息与原设计模型之间的重合度，若两者之间的重合度满足要求，则判断为钢构件制作质量达标，若两模型之间的偏差超过相关要求，则判断为需对钢构件进行修改。

7.根据权利要求1所述的钢结构虚拟预拼装方法，其特征在于，所述步骤C包括下述步骤：

在预拼装过程中检查需要进行拼装的两两扫描模型之间的对接吻合度，若两扫描模型之间对接吻合度满足要求，则判断为钢构件制作质量达标，若两扫描模型之间对接偏差超过相关要求，则判断为需对钢构件进行修改。

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