CN106968370B - 一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法 - Google Patents

Abstract

一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，依次包括以下步骤：1）现场复核；首先，采集土建结构现场数据；然后，将实测实量数据与建筑的BIM模型数据进行对比；最后，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理；2）重新建立BIM模型；首先，确定土建结构原点的三维坐标；然后，将幕墙CAD施工图导入Rhino中，形成初级幕墙三维模型，初级幕墙三维模型的空间原点与土建结构的原点重合；3）分析BIM模型；4）现场放样；5）面板下料。本发明通过软件与硬件的结合把BIM模型带入施工现场，采用BIM模型中的三维空间坐标数据驱动智能型全站仪进行测量，完成空间定位，误差控制精度高，使用方便，使用效率高，可以实现快速放线、定位及下料。

Description

一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法

技术领域

本发明属于球类幕墙施工方法，尤其涉及一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法。

背景技术

钢结构的场馆类建筑，其外表的装饰幕墙形状多为非平面造型，如三维空间的球体、二维空间的弓形等。

利用传统施工技术，会出现如下问题：现场的主体结构与幕墙骨架的碰撞、非平面幕墙骨架的空间难定位或无法定位、单块双曲面装饰面板的下料难定尺或无法定尺等，这些问题如果得不到精准处理，会造成误差积累，从而无法保质保量的实现设计效果。

发明内容

本发明旨在提供一种使用效率高、定位准确的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，依次包括以下步骤：

1）现场复核；首先，采集土建结构现场数据；然后，将实测实量数据与建筑的BIM模型数据进行对比；最后，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理；

2）重新建立BIM模型；首先，确定土建结构原点的三维坐标；然后，将幕墙CAD施工图导入Rhino中，形成初级幕墙三维模型，初级幕墙三维模型的空间原点与土建结构的原点重合；

3）分析BIM模型；

首先，曲率分析：使用Rhino软件对初级幕墙三维模型的表面进行曲率分析，得出弯曲程度最大区域；

然后，模型深化：按照幕墙CAD图分格对初级幕墙三维模型进行横向分格，选取弯曲程度最大区域的曲率最大处的一个面板；

随后，面板优化：将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类；

最后，坐标提取：采集初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点，在Rhino环境下运行Grasshopper插件提取初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点的三维坐标；

4）现场放样；

首先，使用测量机器人进行现场放样，将幕墙的BIM模型数据优化，导入测量机器人操作手薄；

然后，采用连续免棱镜与360无死角棱镜的互补使用，放样每根主龙骨的两个定位点的三维坐标，根据主龙骨坐标实现主龙骨放置，并与土建结构固定连接。

5）面板和骨架下料；

面板下料：

首先，在BIM模型中，对各个面板进行编号；

然后，在BIM模型中提取出面板的加工数据，批量导出到面板的CAD加工图

最后，将面板的编号，面板的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产面板；

骨架下料：

首先，在曲面幕墙BIM模型中，对各个骨架进行编号；

然后，在BIM模型中提取出骨架加工数据；

最后，将骨架的编号，骨架的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产骨架。

步骤1）中采集的土建结构现场数据为梁底标高、墙柱的三维坐标、幕墙预埋件标高及幕墙预埋件的三维坐标。

步骤1）中，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理的方法为：偏差≤50mm时，调整幕墙CAD图；偏差＞50mm时，对结构施工误差进行处理。

步骤3）中将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类的方法为：当h≤30mm，且h/d≤时，面板选用平面板；当h≤30mm，或h/d≤，面板采用单曲面板；当h≥30mm，且h/d≥ 时，面板选用双曲板，其中，h为平面板与双曲面板的矢高；d为面板的宽度。

步骤4）中根据主龙骨坐标实现主龙骨放置，并与土建结构固定连接的方法为：根据放样后得出的主龙骨坐标通过快装模具将主龙骨调整至设定位置，将主龙骨和土建结构焊接。

步骤4）中，主龙骨和土建结构固定后，需要采用测量机器人的数据复核功能，将放样点的坐标信息与采集到的初级幕墙三维模型的坐标信息进行对比校验，则进行步骤5）；若误差大于1″，则重复步骤4）。

步骤4）中，测量机器人为“徕卡”测量机器人。

步骤5）中加工厂对加工好的每块面板和骨架上均设置二维码，二维码中的信息为：面板的二维码中的信息为：面板的三维坐标和面板的标号；骨架的二维码中的信息为：骨架的三维坐标和骨架的标号。

面板的加工数据包括边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧面板的弧长、拱高；骨架加工数据包括所用龙骨的分段数量、加工长度、龙骨弧长、龙骨拱高。

通过以上技术方案，本发明的有益效果为：1、本发通过软件与硬件的结合把BIM模型带入施工现场，采用BIM模型中的三维空间坐标数据驱动测量机器人进行测量，完成空间定位，误差控制精度高。2、对于现场施工实物，测量机器人测量出目标的坐标数据，对比模型中的点与其实际建成点的偏差，通过设计数据与实际数据的对比分析形成施工误差报告。3、本发明所采用“徕卡”测量机器人、连续免棱镜与360无死角棱镜的互补使用，只需1人操作放线定位效率高。4、本发明只需1人操作，二维平面放样效率达到约40秒一个定位点、三维空间定位点到达约1分钟一个，比传统全站仪的定位效率提高50%以上。

附图说明

图1为本发明所述方法流程图。

具体实施方式

一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，本发明所述的方法在土建建构施工完成后进行，如图1所示，依次包括以下步骤：

1）现场复核；

首先，采集土建结构现场数据，其中土建结构现场数据包括但不限于梁底标高、墙柱的三维坐标、幕墙预埋件标高及幕墙预埋件的三维坐标。

然后，将采集的土建结构的现场数据与建筑的BIM模型数据进行对比，其中建筑的BIM模型为现有的，在土建施工前就设计好，并存在的。其中，BIM模型为BuildingInformation Modeling（建筑信息模型）。

最后，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理，其中偏差≤50mm时，调整幕墙CAD图纸；偏差＞50mm时，对结构施工误差进行处理，确保设计的可靠性，其中对结构施工误差进行处理的方法为成熟的现有技术。

2）重新建立BIM模型；

首先，根据土建结构现场情况，确定土建结构的原点，该原点一般位于土建结构横截面所在椭圆的圆心上，土建结构原点的确定方法为成熟的现有技术。其中，BIM模型为建筑信息模型，为成熟的现有技术。

然后，将幕墙CAD施工图导入Rhino软件（犀牛软件）中，形成初级幕墙三维模型，初级幕墙三维模型的空间原点与土建结构的原点重合。其中，Rhino软件（犀牛软件）为成熟的现有技术。

3）分析BIM模型；

首先，进行曲率分析：使用Rhino软件对初级幕墙三维模型的表面进行曲率分析，得出弯曲程度最大区域。其中，曲率分析采用高斯曲率进行分析，曲率越大，表示曲线的弯曲程度越大，高斯曲率=横向曲率×纵向曲率。通过选取曲率最多区域，看其是否可以用平面面板，如果曲率最大区域可以用平面面板，则其他区域肯定可以用平面面板，从而简化了面板类型的确定过程。

然后，模型深化：按照幕墙CAD图分格对初级幕墙三维模型进行横向分格，选取弯曲程度最大区域的曲率最大处的一个面板。根据CAD图纸对模型进行分格为成熟的现有技术。

随后，面板优化：将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类；方法为：步骤3）中将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类的方法为：当h≤30mm，且h/d≤ 时，面板选用平面板；当h≤30mm，或h/d≤，面板采用单曲面板；当h≥30mm，且h/d≥ 时，面板选用双曲板，其中，h为平面板与双曲面板的矢高；d为面板的宽度。

最后，坐标提取：因每块面板的四个顶点均固定在骨架上，所以，面板的空间定位可转换为对骨架的控制。幕墙的竖向主龙骨与横向副龙骨通过焊接或栓接连接，将此交接点作为龙骨控制点，采集初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点，采用Rhino+Grasshopper提取初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点的三维坐标；其中，Grasshopper（在Rhino环境下运行的采用程序算法生成模型的插件）为成熟的现有技术；Rhino+Grasshopper表示在Rhino环境下运行Grasshopper插件。Rhino和Grasshopper均为成熟的现有技术，在此不再对其进行汉字注释。

4）现场放样；

首先，使用测量机器人进行现场放样，本实施例中测量机器人选用“徕卡”测量机器人，“徕卡”测量机器人为市售产品，其放线快速、方便，可以提高放线效率。将幕墙的BIM模型数据优化，导入“徕卡”操作手薄，将得出的坐标点在施工现场放样。其中，BIM模型数据优化为成熟的现有技术，为BIM模型现有功能。

然后，采用连续免棱镜与360无死角棱镜的互补使用，放样每根主龙骨的两个定位点的三维坐标，根据主龙骨坐标实现主龙骨放置，并将主龙骨与土建结构固定连接。其中，主龙骨与土建结构固定的方法为：根据主龙骨坐标通过快装模具将主龙骨调整至设定位置，将主龙骨和土建结构焊接或铆接。其中，快装模具为成熟的现有技术，在土建施工中有着广泛的应用。

主龙骨和土建结构固定后，需要采用“徕卡”测量机器人的数据复核功能，将放样点的坐标信息与采集到的初级幕墙三维模型的坐标信息进行对比校验，若误差大于1″，则重复步骤4），若误差小于1″，则进行步骤5）。

5）面板和骨架下料；

面板下料：

首先，在BIM模型中，对各个面板进行编号；通过BIM模型对面板编号为成熟的现有技术。

然后，在BIM模型中提取出面板的加工数据，批量导出到面板的CAD加工图，其中面板的加工数据包括但不限于边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧面板的弧长、拱高。通过BIM模型得出面板的加工数据为成熟的现有技术。

最后，将面板的编号，面板的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产面板。加工厂根据CAD加工图生产面板，加工厂对加工好的每块面板上均设置二维码，二维码中的信息为：面板的三维坐标和面板的标号，从而通过二维码信息方便施工时对面板的安装和位置的确定。

骨架下料：

首先，在曲面幕墙BIM模型中，对各个骨架进行编号；

然后，在BIM模型中提取出骨架加工数据；其中，骨架的加工数据包括但不限于所用龙骨的分段数量、加工长度、龙骨弧长、龙骨拱高。其中，骨架中包括龙骨，通过龙骨制成骨架为成熟的现有技术。

最后，将骨架的编号，骨架的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产骨架。加工厂根据CAD加工图生产骨架，加工厂对加工好的每个骨架上均设置二维码，二维码中的信息为：骨架的三维坐标和骨架的标号，从而通过二维码信息方便施工时对骨架的安装和位置的确定。

本发明将BIM模型与测量机器人相结合，把施工质量的关口前移到设计阶段，快速、精确地完成球体、弓形等异形幕墙的骨架定位、面板下料等关键工序，保证施工质量，提高施工效率；本发明在实施的时候，通过软件与硬件的结合把BIM模型带入施工现场，采用BIM模型中的三维空间坐标数据驱动智能型全站仪进行测量，完成空间定位，误差控制精度高，使用方便，使用效率高，可以实现快速放线、定位及下料。

Claims (9)

1.一种球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

1）现场复核；首先，采集土建结构现场数据；然后，将实测实量数据与建筑的BIM模型数据进行对比；最后，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理；

2）重新建立BIM模型；首先，确定土建结构原点的三维坐标；然后，将幕墙CAD施工图导入Rhino中，形成初级幕墙三维模型，初级幕墙三维模型的空间原点与土建结构的原点重合；

3）分析BIM模型；

首先，曲率分析：使用Rhino软件对初级幕墙三维模型的表面进行曲率分析，得出弯曲程度最大区域；

然后，模型深化：按照幕墙CAD图分格对初级幕墙三维模型进行横向分格，选取弯曲程度最大区域的曲率最大处的一个面板；

随后，面板优化：将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类；

最后，坐标提取：采集初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点，在Rhino环境下运行Grasshopper插件提取初级幕墙三维模型中主龙骨和副龙骨的交接点的三维坐标；

其中，将选取的面板分别设置为平面面板、单曲面板和双曲面板，以同原点做重合对比，确定该面板的种类的方法为：当h≤30mm，且h/d≤时，面板选用平面板；当h≤30mm，或h/d≤，面板采用单曲面板；当h≥30mm，且h/d≥ 时，面板选用双曲板，其中，h为平面板与双曲面板的矢高；d为面板的宽度

4）现场放样；

首先，使用测量机器人进行现场放样，将幕墙的BIM模型数据优化，导入测量机器人操作手薄；

然后，采用连续免棱镜与360无死角棱镜的互补使用，放样每根主龙骨的两个定位点的三维坐标，根据主龙骨坐标实现主龙骨放置，并与土建结构固定连接；

5）面板和骨架下料；

面板下料：

首先，在BIM模型中，对各个面板进行编号；

然后，在BIM模型中提取出面板的加工数据，批量导出到面板的CAD加工图

最后，将面板的编号，面板的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产面板；

骨架下料：

首先，在曲面幕墙BIM模型中，对各个骨架进行编号；

然后，在BIM模型中提取出骨架加工数据；

最后，将骨架的编号，骨架的加工数据导出到CAD加工图，将CAD加工图传输给加工厂，加工厂根据CAD加工图生产骨架。

2.如权利要求1所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤1）中采集的土建结构现场数据为梁底标高、墙柱的三维坐标、幕墙预埋件标高及幕墙预埋件的三维坐标。

3.如权利要求2所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤1）中，根据比对结果对幕墙CAD图或结构施工误差进行处理的方法为：偏差≤50mm时，调整幕墙CAD图；偏差＞50mm时，对结构施工误差进行处理。

4.如权利要求3所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤4）中根据主龙骨坐标实现主龙骨放置，并与土建结构固定连接的方法为：根据放样后得出的主龙骨坐标通过快装模具将主龙骨调整至设定位置，将主龙骨和土建结构焊接。

5.如权利要求4所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤4）中，主龙骨和土建结构固定后，需要采用测量机器人的数据复核功能，将放样点的坐标信息与采集到的初级幕墙三维模型的坐标信息进行对比校验，若误差小于1″，则进行步骤5）；若误差大于1″，则重复步骤4）。

6.如权利要求5所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤4）中，测量机器人为“徕卡”测量机器人。

7.如权利要求6所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：步骤5）中加工厂对加工好的每块面板和骨架上均设置二维码。

8.如权利要求7所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：面板的二维码中的信息为：面板的三维坐标和面板的标号；骨架的二维码中的信息为：骨架的三维坐标和骨架的标号。

9.如权利要求8所述的球类幕墙的快速放线、定位及下料方法，其特征在于：面板的加工数据包括边长、对角线长度、顶角角度、顶角坐标数据、弧面板的弧长、拱高；骨架加工数据包括所用龙骨的分段数量、加工长度、龙骨弧长、龙骨拱高。