CN106295078A - 一种基于bim技术的钢筋翻样计算‑模块化加工系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于BIM技术的钢筋翻样计算‑模块化加工系统，包括结构模型数据设计模块，钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块、钢筋模块化生产加工模块和信息化管理平台；所述钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块和钢筋模块化生产加工模块均可实现与所述信息化管理平台的端对端数据传递。本发明方法可实现钢筋生产的全生命周期的信息流管理，相比传统工艺，大大节省工期，降低成本，极大提高生产效率，减少人为介入导致的错误。
Description
技术领域
本发明属于土建结构领域，涉及BIM技术在建筑领域的应用，具体涉及一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统及方法。
背景技术
目前，国内钢筋翻样一直停留在针对施工图纸钢筋翻样的阶段，即技术人员按设计施工图纸计算钢筋加工清单并画出加工图的过程。
伴随信息技术的发展，钢筋翻样从最初的“手算”到如今的“电算”，钢筋翻样效率已经实现了巨大的飞跃。市场上存在各种各样的施工阶段深化设计软件，这其中也包含钢筋翻样软件，这些软件的共同特点是由于设计与施工阶段的数据阻隔，都是要人工翻模或经过对施工图的标注识别再建模的过程。这在本质上只是用二维CAD图纸代替了手工翻样，用手动点击鼠标去识别线条代替手工用笔去翻样，是施工领域的“甩图板”，没有实现设计到施工的BIM数据交换：数字化信息交换、管理和访问的无缝流畅对接。
众所周知，基于CAD图纸的施工阶段钢筋翻样软件普遍存在以下问题：1)需要根据构件类型依次识别每个构件上的平法标注信息，工作量大且效率偏低；2)各设计院提供的DWG图纸不尽规范导致施工阶段钢筋翻样人员前期要做大量的图纸会审工作；3)目前的电算数据属于单向数据流程，即从CAD中拾取钢筋数据进行建模、深化；最终生成钢筋料单及下料图，数据不可逆向追溯；4)由于缺乏设计院的电子交付版本，难以实现钢筋翻样深化过程，对于钢筋复杂连接节点的处理都交于现场施工作业人员，导致出错率高及材料浪费等问题；5)多人工作受制于传统单机版软件架构，高效协同的难度较大。
鉴于目前钢筋翻样软件存在的诸多问题，市场亟待这样一款软件：对于任何混凝土结构设计软件的成果，该钢筋翻样计算软件可以读取设计表达的钢筋信息，形成钢筋翻样的基础数据模型，基于该数据模型进行深化、翻样、调整、出料单、统计量、组价等。结构设计软件与钢筋翻样软件实现端对端的数据传递，减少人为介入，实现信息的无损传递，进而大大提高钢筋翻样的整体效率。
BIM技术的另一重要特点是其强大的三维交互能力，以可视化三维模型的形式可以形象、准确的指导施工过程，对于钢筋翻样过程有着重要的意义。
协作性是BIM技术的一个重要价值，通过信息技术实现数据底层的协同进而实现多人的在线协同工作，多人并行工作，可大幅度提高钢筋翻样工作的效率。
简言之，一种基于BIM技术的钢筋翻样计算方法，同时与信息化管理系统(如物料管控、进度管理、安全管理等)、数控机床等对接，形成一套行之有效的模块化加工方法，具有较好的可扩展性，优势明显，拥有广阔的应用发展空间。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术中存在的计算效率低、工作量大等问题，提供一种标准化、信息化的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统及方法。
技术方案：本发明所述的一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，包括结构模型数据设计模块，钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块、钢筋模块化生产加工模块和信息化管理平台；所述钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块和钢筋模块化生产加工模块均可实现与所述信息化管理平台的端对端数据传递；
所述结构模型数据设计模块设计钢筋翻样的基础数据，钢筋结构设计数据导入模块用于采集和导出设计表达的钢筋信息数据；
所述BIM模型管理模块用于读取设计表达的钢筋信息，形成钢筋翻样的基础数据模型，基于该数据模型进行深化、翻样、调整、出料单、统计量、组价；
所述钢筋模型编码模块基于信息化平台的管理功能，对钢筋模型实现唯一编码，同时利用RIFD技术对加工模型信息进行标签作用，为钢筋模型信息的识别、加工和安装提升效率做准备；
所述模块化加工模型数据导出模块用于收集所述钢筋模型编码模块的数据并导出；
所述数控机床模型信息识别模块基于信息化管理平台，将钢筋模块化加工数据信息“零”损失地导入数控机床加工系统，无信息丢失，保证精度；
所述钢筋模块化生产加工模块按照前部工序导入的加工模型信息，实现自动化加工，生产出产品并保存。
进一步地，所述结构模型数据设计模块包括构件级别模型数据设计和钢筋级别模型数据设计两个分模块。
进一步地，所述BIM模型管理模块包括构件级别模型数据管理和钢筋级别模型数据管理两个分模块。
进一步地，所述构件级别模型数据包括墙体结构模型数据、梁结构模型数据、板结构模型数据和柱结构模型数据；所述钢筋级别模型包括钢筋型号数据、钢筋长度数据、钢筋位置信息数据。
进一步地，所述数控机床模型信息识别模块包括数据转换分模块，将来自钢筋模型编码模块的钢筋加工数据信息转换为数控机床可识别的数据信息。
进一步地，所述信息化管理平台上增设二维码辨识技术，通过手机客户端及二维码辨识技术将信息化管理平台上的关于钢筋生产的供料和下料图按进度计划进行工作包推送。
进一步地，所述的信息化管理平台上设有钢筋模型分类汇总模块，调出完成编码的钢筋模型数据对其进行分类汇总并转化为数控设备可以识别的格式，通过操作信息化管理平台选择钢筋下料工作包进行工厂预制加工。
本发明还提供一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工方法，包括如下步骤：
(1)对钢筋结构进行深化设计，并将设计数据信息导入信息化管理平台；
(2)通过所述信息化管理平台将钢筋结构信息导入BIM模型管理模块，对原始设计的数据模型进行优化、翻样、调整、出料单、统计量、组价，得到优化后的模型数据；
(3)将优化后的模型数据基于信息化管理平台导入钢筋模型编码模块，对钢筋模型进行唯一编码；
(4)基于信息化管理平台将钢筋模型的唯一编码信息导入数控机床模型信息识别模块，对钢筋模块加工信息实现适于数控机床加工的数据信息核对、优化和转换；
(5)将核对、优化和转换后的加工信息数据基于信息化管理平台导入钢筋模块化生产加工模块，实现模块化生产加工和现场装配。
进一步地，为提高材料利用率，降低材料损耗，步骤(2)中的模型优化包括对钢筋断料形式的优化计算，自动的找寻最佳断料形式，降低损耗。
本发明还提供了一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工装置，包括钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器、数控机床控制器、数控机床、产品收集装置和信息化管理平台服务器；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器依次通过数据传输设备连接，所述数控机床和产品收集装置与所述数控机床控制装置相连，由所述数控机床控制装置指导数控机床作业和产品的收集，所述数控机床的产品出口连接所述产品收集装置；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器分别通过数据传输装置与所述信息化管理平台服务器连接。
进一步地，所述BIM处理平台连接若干构件级别模型数据存储器和钢筋级别模型存储器。
有益效果：(1)本发明因数据的可互用性，能够大幅度减少多余、耗时、易错的翻模工作，同时还减少人为介入，实现信息的无损传递；(2)本发明因图形的三维交互能力可以更形象、更准确地指导翻样作业；一方面因在线协同能力可实现多人一起协同作业，大大提高整体效率；另一方面因各类成果均通过数字化表达，实现信息的流通和交互；(3)传统方法加工钢筋，损耗率约为3％，而本发明基于BIM技术的钢筋翻样软件直接读取设计数据，生成料单，杜绝平法识图过程中出现的偏差，准确度高，同时利用云计算优化料单，可将损耗降至0.5％，经济效益可观；(4)钢筋翻样模型数据来源于设计，一套模型可用于预算、材料、现场施工，避免了现有技术中投标、预算、劳务二次翻模、重复翻模的过程，极大的提高劳动生产率，降低人力成本的投入，具有较强的社会效益；(5)基于BIM技术的信息化管理平台，实现了钢筋翻样计算，优化，模块编码，数字化加工的全流程产业链，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明实施流程示意图；
图2为本发明连接结构示意图；
其中1、构件级别模型数据存储器，2、钢筋级别模型存储器。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，包括结构模型数据设计模块、钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块、钢筋模块化生产加工模块和信息化管理平台；所述钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块和钢筋模块化生产加工模块均可实现与所述信息化管理平台的端对端数据传递；
承载该系统的实体装置包括钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器、数控机床控制器、数控机床、产品收集装置和信息化管理平台服务器；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器依次通过数据传输设备连接，所述数控机床和产品收集装置与所述数控机床控制装置相连，由所述数控机床控制装置指导数控机床作业和产品的收集，所述数控机床的产品出口连接所述产品收集装置；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器分别通过数据传输装置与所述信息化管理平台服务器连接；所述BIM处理平台连接若干构件级别模型数据存储器1和钢筋级别模型存储器2；
所述结构模型数据设计模块包括构件级别模型数据设计和钢筋级别模型数据设计两个分模块，用于设计钢筋翻样的基础数据，钢筋结构设计数据导入模块用于采集和导出设计表达的钢筋信息数据；构件级别模型数据包括墙体结构模型数据、梁结构模型数据、板结构模型数据和柱结构模型数据；所述钢筋级别模型包括钢筋型号数据、钢筋长度数据、钢筋位置信息数据；
所述BIM模型管理模块用于读取设计表达的钢筋信息，形成钢筋翻样的基础数据模型，基于该数据模型进行深化、翻样、调整、出料单、统计量、组价；
所述钢筋模型编码模块基于信息化平台的管理功能，对钢筋模型实现唯一编码，同时利用RIFD技术对加工模型信息进行标签作用，为钢筋模型信息的识别、加工和安装提升效率做准备；
所述模块化加工模型数据导出模块用于收集所述钢筋模型编码模块的数据并导出；
所述数控机床模型信息识别模块包括数据转换分模块，基于信息化管理平台，将钢筋模块化加工数据信息“零”损失地导入数控机床加工系统，转换为数控机床可识别的数据信息，无信息丢失，保证精度；
所述钢筋模块化生产加工模块按照前部工序导入的加工模型信息，实现自动化加工，生产出产品并保存。
本发明方案中，信息化管理平台上增设二维码辨识技术，通过手机客户端及二维码辨识技术将信息化管理平台上的关于钢筋生产的供料和下料图按进度计划进行工作包推送；信息化管理平台上还设有钢筋模型分类汇总模块，调出完成编码的钢筋模型数据对其进行分类汇总并转化为数控设备可以识别的格式，通过操作信息化管理平台选择钢筋下料工作包进行工厂预制加工。
采用上述基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统进行钢筋生产的方法，包括如下步骤：
(1)对钢筋结构进行深化设计，包括对墙体结构、梁结构、板结构和柱结构等构件级别模型数据的设计以及所述钢筋型号、钢筋长度和钢筋位置信息的钢筋级别模型数据的设计；并将设计数据信息导入信息化管理平台；
(2)通过信息化管理平台将钢筋结构信息导入BIM模型管理模块，对原始设计的数据模型进行优化、翻样、调整、出料单、统计量、组价；其中的优化包括对钢筋断料形式的优化计算，自动的找寻最佳断料形式，降低损耗，得到优化后的模型数据；
(3)将优化后的模型数据基于信息化管理平台导入钢筋模型编码模块，对钢筋模型进行唯一编码；
(4)基于信息化管理平台将钢筋模型的唯一编码信息导入数控机床模型信息识别模块，对钢筋模块加工信息实现适于数控机床加工的数据信息核对、优化和转换；
(5)将核对、优化和转换后的加工信息数据基于信息化管理平台导入钢筋模块化生产加工模块，实现模块化生产加工和现场装配。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：包括结构模型数据设计模块，钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块、钢筋模块化生产加工模块和信息化管理平台；所述钢筋结构设计数据导入模块、BIM模型管理模块、钢筋模型编码模块、模块化加工模型数据导出模块、数控机床模型信息识别模块和钢筋模块化生产加工模块均可实现与所述信息化管理平台的端对端数据传递；
所述结构模型数据设计模块用于设计钢筋翻样的基础数据，钢筋结构设计数据导入模块用于采集和导出设计表达的钢筋信息数据；
所述BIM模型管理模块用于读取设计表达的钢筋信息，形成钢筋翻样的基础数据模型，基于该数据模型进行深化、翻样、调整、出料单、统计量、组价；
所述钢筋模型编码模块基于信息化平台的管理功能，对钢筋模型实现唯一编码，同时利用RIFD技术对加工模型信息进行标签作用，为钢筋模型信息的识别、加工和安装提升效率做准备；
所述模块化加工模型数据导出模块用于收集所述钢筋模型编码模块的数据并导出；
所述数控机床模型信息识别模块基于信息化管理平台，将钢筋模块化加工数据信息“零”损失地导入数控机床加工系统，无信息丢失，保证精度；
所述钢筋模块化生产加工模块按照前部工序导入的加工模型信息，实现自动化加工，生产出产品并保存。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：所述结构模型数据设计模块包括构件级别模型数据设计和钢筋级别模型数据设计两个分模块。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：所述BIM模型管理模块包括构件级别模型数据管理和钢筋级别模型数据管理两个分模块。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：所述数控机床模型信息识别模块包括数据转换分模块，将来自钢筋模型编码模块的钢筋加工数据信息转换为数控机床可识别的数据信息。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：所述信息化管理平台上增设二维码辨识技术，通过手机客户端及二维码辨识技术将信息化管理平台上的关于钢筋生产的供料和下料图按进度计划进行工作包推送。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工系统，其特征在于：所述的信息化管理平台上设有钢筋模型分类汇总模块，调出完成编码的钢筋模型数据对其进行分类汇总并转化为数控设备可以识别的格式，通过操作信息化管理平台选择钢筋下料工作包进行工厂预制加工。
7.一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)对钢筋结构进行深化设计，并将设计数据信息导入信息化管理平台；
(2)通过所述信息化管理平台将钢筋结构信息导入BIM模型管理模块，对原始设计的数据模型进行优化、翻样、调整、出料单、统计量、组价，得到优化后的模型数据；
(3)将优化后的模型数据基于信息化管理平台导入钢筋模型编码模块，对钢筋模型进行唯一编码；
(4)基于信息化管理平台将钢筋模型的唯一编码信息导入数控机床模型信息识别模块，对钢筋模块加工信息实现适于数控机床加工的数据信息核对、优化和转换；
(5)将核对、优化和转换后的加工信息数据基于信息化管理平台导入钢筋模块化生产加工模块，实现模块化生产加工和现场装配。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的模型优化包括对钢筋断料形式的优化计算，自动的找寻最佳断料形式，降低损耗。
9.一种基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工装置，其特征在于：包括钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器、数控机床控制器、数控机床、产品收集装置和信息化管理平台服务器；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器依次通过数据传输设备连接，所述数控机床和产品收集装置与所述数控机床控制装置相连，由所述数控机床控制装置指导数控机床作业和产品的收集，所述数控机床的产品出口连接所述产品收集装置；所述钢筋混凝土结构设计数据存储器、BIM处理平台、钢筋模块编码服务器、数控机床信息识别服务器和数控机床控制器分别通过数据传输装置与所述信息化管理平台服务器连接。
10.根据权利要求9所述的基于BIM技术的钢筋翻样计算-模块化加工装置，其特征在于：所述BIM处理平台连接若干构件级别模型数据存储器和钢筋级别模型存储器。
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