CN107992643A - 一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺。该控制工艺包括对预制构部件进行编号、全景扫描、生成真实三维BIM模型、数字化预拼装等步骤。该控制工艺精度控制及数字化预拼装效率高,减少了人工劳动投入。通过预拼装发现误差并及时在工厂里整改,避免了施工现场返工,保障了工期,控制了建设成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑行业,特别涉及一种建筑业构部件生产与安装精度控制工艺。
背景技术
三维扫描是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术,主要用于对物体空间外形和结构及色彩进行扫描,以获得物体表面的空间坐标。三维扫描可将实物的立体信息转换为计算机能直接处理的数字信号,为实物数字化提供了相当方便快捷的手段。然而,因为建筑业内还未发掘出其广泛应用的深度需求,现有技术中三维扫描点云数据在建筑业领域的应用很少。而且,采用三维扫描设备进行建筑业的相关全景扫描后,产生的点云数据量巨大,有效数据提炼困难,依靠现有软件难以处理建筑业的相关问题,而采用人工处理则工作量过大,这也阻碍了这项技术在建筑业中的广泛应用。
BIM(建筑信息模型)是以三维数字技术为基础,以建筑工程各种相关信息建立三维数据模型,是对工程实体和功能特性的数字化表达。BIM通过3D数字技术为运维管理提供虚拟模型,它具有可视化、协调性、模拟性等特点。现有技术中,BIM模型普遍都是根据设计院给出的图纸进行建模,很容易忽略现场综合因素,从而影响施工进度,产生额外成本。
目前我国正处于建筑业转型升级的关键时期,将各种光学技术、信息技术、人工智能技术、物联网技术应用于建筑业,可显著推动我国建筑业的技术进步和产业升级。构部件生产和安装是建筑业中非常重要的一个环节,但是目前构部件生产和安装过程中的尺寸精度控制手段较为落后。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,包括以下步骤:
1)在工厂内或生产场地,对已加工完毕的若干个预制构部件进行编号,并为每个预制构部件设置标签。
2)通过三维扫描设备对各预制构部件进行全景扫描并记录数据。生成全景点云数据,将对应编号赋予全景点云数据。
3)将步骤2)所得全景点云数据传输至计算机,进行人工智能识别与计算,分离出各预制构部件的专属点云数据。
4)逆向生成各预制构部件的真实三维BIM模型,使各预制构部件在计算机中形成一一映射。
5)将各预制构部件的真实三维BIM模型与对应设计三维BIM模型进行对比,校核精度是否满足要求。若两者之间的重合度满足要求,则判断为预制构部件制作质量达标。若两模型之间的偏差超过相关要求,则使用加工设备对预制构部件进行整修或作废。
6)对各预制构部件的真实三维BIM模型进行三维空间操作,实现整体数字化预拼装,并检查累积误差的影响。
7)在工程施工现场扫描已完成施工部分,得到工程已完成施工部分的全景点云数据,并通过人工智能、算法和逆向建模等得到工程已完成施工部分的真实三维BIM模型。
8)将各预制构部件的真实三维BIM模型安装在工程已完成施工部分的真实三维BIM模型上,进行施工现场的数字化预安装,检查是否存在安装问题。
9)将各预制构部件运输至工程施工现场并安装。
进一步,步骤1)中所述标签为设置在构部件表面的射频识别或二维码标签。
进一步,步骤1)中所述标签为埋置在构部件内部的射频识别标签。
进一步,步骤1)中所述标签的标签信息中包括预制构部件的编号信息、物理信息、几何信息及其在工程中的局部坐标信息,且编号信息与物理、几何及局部坐标信息一一对应。
进一步,所述三维扫描设备采用可形成物体表面密集点云数据的光学扫描设备。所述点云数据为纯三维坐标数据或包括颜色等信息的多维坐标数据。
进一步,步骤4)中所述预制构部件的真实三维BIM模型中包括预制构部件的整体几何尺寸数据、开孔、预埋件、转角、局部凸出或凹进等细部关键几何尺寸数据。
进一步,在步骤9)中,预制构部件进入工程施工现场时,读取标签识别构部件编号,根据编号和工程的整体设计BIM模型确定构部件在工程中的安装位置等具体信息,然后进行现场安装。
进一步,所述预制构部件为金属构件、混凝土构部件、机电设备管线或门窗。
进一步,在步骤2)中,预制构部件平稳放置于扫描平台上。
本发明的技术效果是毋庸置疑的:
A.工厂内生产的建筑业预制构部件尺寸测量、精度控制及数字化预拼装效率高,人工劳动投入少;
B.建筑业预制构部件的设计、生产与安装的全过程一体化程度高,效率高;
C.建筑业预制构部件的工程现场安装尺寸测量与精度控制效率高;现场已完成施工或安装的部分与即将安装部分的数字化预安装与尺寸校核效率高,人工劳动投入少;
D.通过预拼装发现预制构部件的误差并及时在工厂里整改,避免了施工现场返工,保障了工期,控制了建设成本。
附图说明
图1为控制工艺工作示意图;
图2为拟安装构部件预安装示意图。
图中:预制构部件1、标签2、三维扫描设备3、计算机4、扫描平台5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1:
本实施例公开一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,包括以下步骤:
1)在工厂内或生产场地,对已加工完毕的若干个预制构部件1 进行编号,并为每个预制构部件设置标签2。其中,所述预制构部件 1为金属构件、混凝土构部件、机电设备管线或门窗。所述标签2 的标签信息中包括预制构部件1的编号信息、物理信息、几何信息及其在工程中的局部坐标信息,且编号信息与物理、几何及局部坐标信息一一对应。参见图1,在本实施例中,所述标签2为设置在构部件表面的射频识别或二维码标签。在实际生产中,所述标签2也可选择为埋置在构部件内部的射频识别标签。
2)通过三维扫描设备3对平稳放置于扫描平台5上的各预制构部件1进行全景扫描并记录数据。生成全景点云数据,将对应编号赋予全景点云数据。
3)将步骤2)所得全景点云数据传输至计算机4,进行人工智能识别与计算,分离出各预制构部件1的专属点云数据。其中,所述三维扫描设备3采用可形成物体表面密集点云数据的光学扫描设备。所述全景点云数据为纯三维坐标数据或包括颜色等信息的多维坐标数据。当需要不同精度的扫描设备结合时,采用测距远但精度偏低的设备扫描构部件整体,而采用测距近但精度高的设备扫描预制构部件。扫描过程既可以在生产线上完成,也可以在其它场地内完成。
4)逆向生成各预制构部件1的真实三维BIM模型,使各预制构部件1在计算机4中形成一一映射。其中,所述预制构部件1的真实三维BIM模型中包括预制构部件1的整体几何尺寸数据、开孔、预埋件、转角、局部凸出或凹进等细部关键几何尺寸数据。
5)将各预制构部件1的真实三维BIM模型与对应设计三维BIM 模型进行对比,校核精度是否满足要求。若两者之间的重合度满足要求,则判断为预制构部件1制作质量达标。若两模型之间的偏差超过相关要求,则使用加工设备对预制构部件1进行整修或作废重新生产,直至所有预制构部件1质量达标。
6)对各预制构部件1的真实三维BIM模型进行三维空间操作(如移动、旋转等操作),实现整体数字化预拼装。在预拼装的过程中观察预制构部件1的累积误差对工程整体安装的影响。当误差累积效应影响工程安装或导致工程整体尺寸偏差超过相关标准时,需在工厂内对预制构部件1进行修整或重新生产部分构部件。
7)在工程施工现场扫描已完成施工部分,得到工程已完成施工部分的全景点云数据,并通过人工智能、算法和逆向建模等得到工程已完成施工部分的真实三维BIM模型。
8)结合构部件编码规则,通过人工智能数字化预安装技术,将构部件的真实三维BIM模型安装在工程已完成施工部分的真实三维 BIM模型上,检查是否存在安装问题,当存在问题时整改工程现场已完工部分或整改预制构部件1。直至预安装的预制构部件1真实三维 BIM模型与工程已完成施工部分的真实三维BIM模型完全匹配。其中,基于工程已完成施工部分的数字化预安装工作,可在预制构部件1完成生产后的库存或运输阶段进行,也可在预制构部件1已经进入工程施工现场后进行。
9)将各预制构部件1运输至施工现场,读取标签2识别构部件编号,根据编号和工程的整体设计BIM模型确定构部件在工程中的安装位置等具体信息,然后进行现场安装。
本实施例将三维扫描点云数据、人工智能识别与计算、建筑BIM、射频识别等技术结合在建筑方面,提高了建筑业构部件生产和安装中的精度和效率,降低了人工劳动投入,促进了建筑业的设计、生产、安装高效率一体化。
Claims (9)
1.一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于,包括以下步骤:
1)在工厂内或生产场地,对已加工完毕的若干个预制构部件(1)进行编号,并为每个预制构部件设置标签(2);
2)通过三维扫描设备(3)对各预制构部件(1)进行全景扫描并记录数据,生成全景点云数据。并将对应编号的赋予全景点云数据;
3)将步骤2)所得全景点云数据传输至计算机(4),进行人工智能识别与计算,分离出各预制构部件(1)的专属点云数据;
4)逆向生成各预制构部件(1)的真实三维BIM模型,使各预制构部件(1)在计算机(4)中形成一一映射;
5)将各预制构部件(1)的真实三维BIM模型与对应设计三维BIM模型进行对比,校核精度是否满足要求;若两者之间的重合度满足要求,则判断为预制构部件(1)制作质量达标;若两模型之间的偏差超过相关要求,则使用加工设备对预制构部件(1)进行整修或作废;
6)对各预制构部件(1)的真实三维BIM模型进行三维空间操作,实现整体数字化预拼装,并检查累积误差的影响;
7)在工程施工现场扫描已完成施工部分,得到工程已完成施工部分的全景点云数据,并通过人工智能、算法和逆向建模等得到工程已完成施工部分的真实三维BIM模型;
8)将各预制构部件(1)的真实三维BIM模型安装在工程已完成施工部分的真实三维BIM模型上,进行施工现场的数字化预安装,检查是否存在安装问题;
9)将各预制构部件(1)运输至工程施工现场并安装。
2.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:步骤1)中所述标签(2)为设置在构部件表面的射频识别或二维码标签。
3.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:步骤1)中所述标签(2)为埋置在构部件内部的射频识别标签。
4.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:步骤1)中所述标签(2)的标签信息中包括预制构部件(1)的编号信息、物理信息、几何信息及其在工程中的局部坐标信息,且编号信息与物理、几何及局部坐标信息一一对应。
5.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:所述三维扫描设备(3)采用可形成物体表面密集点云数据的光学扫描设备;所述点云数据为纯三维坐标数据或包括颜色等信息的多维坐标数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:步骤4)中所述预制构部件(1)的真实三维BIM模型中包括预制构部件(1)的整体几何尺寸数据、开孔、预埋件、转角、局部凸出或凹进等细部关键几何尺寸数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:在步骤9)中,预制构部件(1)进入工程施工现场时,读取标签(2)识别构部件编号,根据编号和工程的整体设计BIM模型确定构部件在工程中的安装位置等具体信息,然后进行现场安装。
8.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:所述预制构部件(1)为金属构件、混凝土构部件、机电设备管线或门窗。
9.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描点云数据及人工智能识别与计算的建筑业构部件生产与安装精度控制工艺,其特征在于:在步骤2)中,预制构部件(1)平稳放置于扫描平台(5)上。
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