CN103745026A - 用于水工构筑物的预埋件的定位装置及安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，包括：三维扫描仪，用于探测一预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构；数据库，用于存储若干预埋件三维图形及对应的生产工艺数据及组装工艺数据；处理模块，该处理模块与该数据库与该三维扫描仪连接，该处理模块根据该预埋件的几何结构查找该数据库中所匹配的预埋件三维图形，并判断该预埋件的几何结构与该生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断该预埋件是否合格；输出模块，该输出模块根据该处理模块的判断结果输出对应的组装工艺数据。

Description

用于水工构筑物的预埋件的定位装置及安装方法

技术领域

本发明涉及一种建筑信息加工及处理技术,尤其涉及一种用于水工构筑物的预埋件的定位装置及安装方法。

背景技术

预埋件在工业建筑中有着广泛的应用，主要用来固定和连接一些大型设备，以及对一些混凝土平台的边缘进行加固保护。由于预埋件在固定设备时具有可承受力大、定位牢固的优点，故，预埋件被广泛运用于大型的冶金建筑、水工结构中。在工业建筑的设计过程中，土建设计人员将预埋件按照要求在混凝土的模板图中表示，土建施工单位按照土建设计图纸的要求将预埋件加工后安放在混凝土中，用来固定和连接各种设备。由于预埋件的数量多、规格多、位置要求准确，因此预埋件的设计和施工的工作量均非常巨大。另一方面,用于水工构筑物的预埋件的制造及安装工艺不同于一般的工民建工程。与一般的工民建工程相比较而言，其特殊性在于，水工构筑物本身具有大量的金属结构件；典型的水工构筑物如闸门的埋件的常规工艺是二期混凝土浇筑；水工工程的精度要求精确到1至5mm之间；水工工程的止水要求非常高；并且水工构筑物通常构筑及操作空间狭小。这些都与预埋件的设计、制作、安装、调试、维护有着密切的关联。

现有技术中为解决预埋件的设计施工问题，通常的解决方案是利用二维工程图来设计、制作及安装预埋件。由于二维工程图不够直观，设计施工人员读图费力，且容易出错，不利于设计中图纸的校对。再次，在设计、安装预埋件的过程中有很多相同类型的预埋件，很多时候它们形状尺寸完全相同或者只是在尺寸上面有所差异，却需要对这些预埋件一一设计，造成大量的重复劳动，导致设计周期的延长，设计成本提高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种用于水工构筑物的预埋件的定位装置及安装方法，能够针对各个预埋件的实际工艺参数提供更为精确地安装方式。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，包括：三维扫描仪，用于探测一预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构；数据库，用于存储若干预埋件三维图形及对应的生产工艺数据及组装工艺数据；处理模块，该处理模块与该数据库与该三维扫描仪连接，该处理模块根据该预埋件的几何结构查找该数据库中所匹配的预埋件三维图形，并判断该预埋件的几何结构与该生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断该预埋件是否合格；输出模块，该输出模块根据该处理模块的判断结果输出对应的组装工艺数据。

更进一步地，该定位装置还包括一网络，该网络为因特网或移动互联网或WIFI。

更进一步地，该三维扫描仪通过该网络与该处理模块连接。该输出模块通过该网络与该处理模块连接。

更进一步地，该输出模块为一打印机、液晶显示屏或者一便携式移动设备。

本发明还公开一种用于水工构筑物的预埋件的定位方法，包括：探测一现场施工的预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构；根据该预埋件的几何结构查找匹配的预埋件三维图形，该预埋件三维图形还包括对应的生产工艺数据及组装工艺数据；并判断该预埋件的几何结构与该生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断该预埋件是否合格；根据差值和该组装工艺数据输出一修正后的组装工艺数据。

与现有技术相比较，本发明所提供的用于水工构筑物的预埋件的定位装置和方法，能根据加工工艺中出现的误差，实时调整施工方式，并可以将现场施工和后台数据匹配有效结合在一起，提高了传统施工工艺中的精确性，避免了因部分加工缺陷所导致的安装精度差，运营期间维护及更换不及时或不匹配等问题。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是基于水工构筑物的预埋件三维图像生成系统的整体示意图；

图2是基于水工构筑物的预埋件三维图像生成流程图;

图3是基于水工构筑物的预埋件的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明的目的在于提供一种针对水工构筑物的预埋件的定位装置及安装方法，能根据加工工艺中出现的误差，实时调整施工方式，并可以将现场施工和后台数据匹配有效结合在一起，提高了传统施工工艺中的精确性，避免了因部分加工缺陷所导致的安装精度差，运营期间维护及更换不及时或不匹配等问题。

如图1所示，图1是本发明所涉及的用于水工结构的预埋件的全生命周期处理系统的结构示意图。该系统包括一三维图形生成装置10，该三维图形生成装置10根据预埋件的输入参数生成三维图形20、生产工序数据21和组装工序数据22。

水工结构中所使用的预埋件可以分为不同种类，如：预埋件角钢、预埋件螺栓、预埋件钢板以及其他类型的预埋件。每一类预埋件又可以分为若干不同型号的预埋件。同一种类但不同型号的预埋件往往是结构完全相同或者拓扑结构完全相同只是在尺寸上面稍有差异。不同的预埋件其输入的参数包括类型、尺寸和约束条件后生成一三维图形20。进一步进行拓扑约束、尺寸约束和工程驱动约束参数的定义后可以生成生产工序数据21和组装工序数据22。

该系统还包括一序号生成装置11，该序号生成装置11至少可以生成由物料清单或水工预埋件标准编码或一二维扫描码组成的序号23。该序号23与三维图形20唯一相关，这意味着不同类型、尺寸和约束条件下的预埋件在生成一特定三维图形20时，还具有一唯一的序号23。

以物料清单为例，在水工结构设备制造、施工、监理过程中，可以通过物料清单实现工程造价、总量的统计，实现原材料进货和库存控制，制作质量的控制，有助于在设备制造、施工、监理过程减少工作量，提高工程进度。在生成的流水码中可以采用水工预埋件标准编码技术，通过设计水工预埋件标准编码，在技术应用的各个环节唯一标识每个预埋件个体。与此同时，该序号还可以是二维扫描码，通过在生产制造完成预埋件上设置一二维扫码可以实现项目各阶段甚至包括运输、场地堆放过程的追踪。

该系统还包括一定位装置12，用于在预埋件施工环节实现安装精度的控制。该定位装置根据该三维图形的生产工序数据和组装工序数据以及该序号确定该预埋件的安装位置13。

图2是本发明所涉及的针对水工构筑物的预埋件的三维图形生成装置的流程图。

如图2中所示，首先，根据预埋件的功能作用、安装方式、安装精度要求等要素对预埋件进行分类，例如一期预埋件，二期预埋件201。由于典型的水工构筑物如闸门的埋件的常规工艺是二期混凝土浇筑，通常也可以使用一期混凝土浇筑。因此预埋件也会按照工序被相对应地分为一期预埋件，二期预埋件。由于一期混凝土浇筑工艺和二期混凝土浇筑工艺的施工过程不同，对预埋件的工艺要求也不同，因此在进行三维建模前必须将待建模预埋件按照施工工艺的差别，分类为一期预埋件，二期预埋件。

将分好类的预埋件模型进行拆分以形成基础构件202。因为预埋件模型是通过更小的构件组合拼装组成的，例如角钢，箍筋，钢板，螺栓等。这是预埋件能够进行进一步拆分的工程物理基础。即使是类似于螺栓构件，根据结构的不同还可以进一步划分为直埋螺栓、预留孔螺栓、调整孔螺栓、钻孔螺栓、套筒螺栓等，直到拆分成最为基础的基础构件。将拆分得到基本构件进行分类，形成基础构件库目录。

再次，根据图纸给出参数和设计的性能要求，对基础构件借助先进的软件实现三维建模，并加入构件信息，形成技术构件库203。实体模型参数建模技术，是实现基础构件库的基础技术之一，通过参数、组合参数的控制，可以在一个模型中实现多个造型尺寸的模型变化，从而极大降低基础模型库的大小，同时也降低三维图形生成工作量。

根据已经拆分而成的基础构件，对该预埋件的基础构件进行三维参数化模型建立。依据各个预埋件的拓扑结构、关键尺寸、拓扑结构与关键尺寸之间的联系建立预埋件的三维参数化模型。对于各个预埋件的三维参数化模型在建立的过程中须注意根据各个实体之间的相互联系添加一些必要的约束，比如：共面、点重合等。

定义预埋件的属性信息。需要定义的预埋件的属性信息包括：确定各个预埋件的关键尺寸，设置预埋件的参数化变量并与系统尺寸相互关联，以及各个相关尺寸之间的关联；设置预埋件在装配过程中的各个配合实体，并确定与装配实体之间的配合关系。在定义预埋件属性信息时需要同时定义预埋件是属于一期预埋件还是二期预埋件，并按照两种混凝土浇筑工艺方式设定不同的约束关系。另外，由于用于水工构筑物预埋件的精度要求及止水要求，还需要定义与预埋件发生作用关系的门槽、门槽的二期混凝土及沉降，门槽上的金属固定件等。这些信息都将作为与之相关的预埋件属性信息进行定义。

在完成对上述参数模型的建立后，再进一步对预埋件进行实体造型。实体造型的过程和其他几何模型的实体造型过程类似，都必须经历扫掠、边界表示、参数化体素、空间占领、分解、基于特征造型、参数化造型的一系列步骤。

再次，根据单个预埋件的图纸，选取该预埋件所需要所有基础构件类别，然后统计每个类别基础构件在该预埋件上需要的数量。接着根据图纸尺寸要求对基础构件进行参变。最后根据预埋件的三维形体，借助组合，阵列，放样，扫掠等三维造型拼装技术，实现单个预埋件的生成304。

由于该预埋件三维建模的最终目的是为了实现生产与混凝安装，因此在生成单个预埋件三维模型的生产后还必须同时生成一生产工序数据和一组装工序数据。根据设计要求对线长度超过设计要求的预埋件进行分段。利用一编码系统对所有预埋件、分段预埋件进行编码，将编码信息也加入到预埋件三维图像库。

编码的方式可以采用序列号、条形码或二维码。以下将介绍一种编码方式的实施例，但是实际编码过程可以不以此为限。

首先，其每个预埋件的基本编码形式为：“□□□X-□□□X-□□X-□X”。第一组的一到五位数字为对应设备编号，用设备名称汉语拼音的第一个大写字母表示，其位数不定长。

例如：

□外检修门=WJXM；

□外闸门=WZM；开启桥=KQQ；栏杆、=LG；爬梯=PT；

□排水泵（潜水轴流泵）=PSB。

然后，第二组的数字为对应功能编号，用对应功能汉语拼音的第一个大写字母表示。其位数不定长。

例如：

□ZS=止水；ZC=支撑。

接着，第三组的一到三位数字为对应位置的编号，用对应位置汉语拼音的第一个大写字母表示。

例如：

□中–M

□顶–T

□底–B

□东–E

□南–S

□西–W

□北–N。

最后第四组的一到两位数字为同类预埋件的区分序列号，从1开始计数。上述是一种较佳的四组编码的方式。本领域技术人员应该知道，还可以包括第五组编码。第五组是可选的。表示一组完全相同预埋件的编号。前面的数字表示当前数，中间接符号“/”，后面表示总数。例如，1/4，1/5。当前数的编码按照“竖直埋件从下到上的顺序；水平埋件面向正北方向从左到右的顺序”的规则。

基于上述编码规则，每个预埋件对应唯一的一个编码，上述编码信息中又包含了该预埋件的工程信息。

最后，在整体船闸的水工构筑物模型中逐个放置预埋件三维图像，完成整体模型中的预埋件部分的模型生成305。在本实施方式中，将若干个预埋件三维模型组装成一个整体的三维模型，可以通过确定一系列形状尺寸关系式来确定一个零件的位置和形状尺寸，然后系统通过重构生成新的零件三维模型。也可以根据已经定义的三维模型参数，系统自动匹配的方式帮助完成整体三维模型。

在构建预埋件参数化模板的基础上，在预埋件装配或安装工程中，只需要输入所需的参数化信息、建筑结构模型中配合的几何实体（如与预埋件发生作用关系的门槽，门槽的二期混凝土及沉降，门槽上的金属固定件等。预埋件装配特征可以分为两类，分别是基于预埋件库的特征和基于特征的预埋件特征。基于于预埋件库的特征分为角钢特征、螺栓特征和钢板特征，分别用来安装从预埋件模板库中选择的角钢、螺栓和钢板；基于特征的特征分为镜像特征、阵列特征和复制特征，分别用于镜像、阵列和复制已经安装的预埋件，主要用于安装螺栓和钢板这类在空间位置上按规律分布的预埋件。在上述预埋件中，角钢通常用来保护结构边，其长度和位置取决于所保护结构边的长度和位置。

预埋件的具体装配步骤包括：首先选择要装配的预埋件；如果选取的是角钢，则首先确定装配方式，然后确定安装的结构边，系统将自动求出结构边的长度和夹角，并确定角钢的长度和位置，根据需要还可以调整角钢的基准面，这样就完成了一个角钢的装配；如果选取的不是角钢而是其它种类的预埋件，则首先选定装配方式，然后确定装配体上的各个配合元素，接着确定各个定位参数和预埋件的形状参数，这样就完成了该预埋件的装配。

图3是本发明所涉及的用于水工构筑物的预埋件的定位装置的结构示意图。如图3所示，该定位装置包括三维扫描仪301，用于探测一预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构。由于水工构筑物的预埋件的制造及安装工艺不同于一般的工民建工程。与一般的工民建工程相比较而言，其特殊性在于，水工构筑物本身具有大量的金属结构件；典型的水工构筑物如闸门的埋件的常规工艺是二期混凝土浇筑；水工工程的精度要求精确到1至5mm之间；水工工程的止水要求非常高；并且水工构筑物通常构筑及操作空间狭小。因此，除了需要探测预埋件的几何结构外还需要进一步探测跟预埋件发生作用关系的门槽，门槽的二期混凝土及沉降，门槽上的金属固定件等。这样才能在狭小的空间中实现预埋件安装的精度及止水要求。

数据库303，用于存储若干预埋件三维图形及对应的生产工艺数据及组装工艺数据；处理模块304，处理模块与所述数据库与所述三维扫描仪连接，所述处理模块根据所述预埋件的几何结构查找所述数据库中所匹配的预埋件三维图形，并判断所述预埋件的几何结构与所述生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断所述预埋件是否合格；输出模块302，所述输出模块根据所述处理模块的判断结果输出对应的组装工艺数据。该装置还包括一网络305，所述网络为因特网或移动互联网或WIFI。在本实施方式中输出模块302可以为一打印机、液晶显示屏或者一便携式移动设备。施工人员可以在施工现场通过三维扫描仪301对已经加工完成的预埋件进行扫描，通过网络305把三维扫描仪的数据传到后台服务器，该服务器中包括一处理器304和数据库303，比对现场数据和建模时数据是否一致，若不一致，是否在可调整偏差范围内。若不在可调整偏差范围内，则该预埋件属于不合格品。根据服务器中已经存储的预埋件的安装数据，以及实测的误差数据，生成一现场施工安装数据。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，包括：

   一三维扫描仪，用于探测一预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构；

   一数据库，用于存储若干预埋件三维图形及对应的生产工艺数据及组装工艺数据；

   一处理模块，所述处理模块与所述数据库与所述三维扫描仪连接，所述处理模块根据所述预埋件的几何结构查找所述数据库中所匹配的预埋件三维图形，并判断所述预埋件的几何结构与所述生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断所述预埋件是否合格；

一输出模块，所述输出模块根据所述处理模块的判断结果输出对应的组装工艺数据。

2.如权利要求1所述的用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，所述定位装置还包括一网络，所述网络为因特网或移动互联网或WIFI。

3.如权利要求2所述的用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，所述三维扫描仪通过所述网络与所述处理模块连接。

4.如权利要求2所述的用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，所述输出模块通过所述网络与所述处理模块连接。

5.如权利要求2所述的用于水工构筑物的预埋件的定位装置，其特征在于，所述输出模块为一打印机、液晶显示屏或者一便携式移动设备。

6.一种用于水工构筑物的预埋件的定位方法，其特征在于，包括：探测一现场施工的预埋件及毗邻所述预埋件的门槽的几何结构；根据所述预埋件的几何结构查找匹配的预埋件三维图形，所述预埋件三维图形还包括对应的生产工艺数据及组装工艺数据；并判断所述预埋件的几何结构与所述生产工艺数据的差值，根据比较后差值判断所述预埋件是否合格；根据差值和所述组装工艺数据输出一修正后的组装工艺数据。

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