CN108422542A - 基于bim的构件生产方法、装置及构件生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统，通过获取与待生产构件对应模具的位置信息；根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料；检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度；若是，控制布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的待生产构件进行抹光；当运行至出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起物。本申请通过控制布料设备，以实现混凝土自动布料，相较于人工布料，自动布料效率较高、布料均匀性较好；且根据待生产构件表面形状编制抹光路径，抹光设备自动避开出筋突起物。

Description

基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统

技术领域

本发明涉及装配式建筑工程技术领域，特别涉及一种基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统。

背景技术

在装配式建筑工程领域，构件生产过程中，涉及混凝土的主要工序包括布料及抹光。

对构件进行混凝土布料时，需要利用布料机，即通过鱼雷罐将混凝土输送到工位的布料机上，布料机通过行走进行混凝土布料，将混凝土通过卸料口送到需要浇筑构件的台模内。而抹光指的是布料浇筑完成后，对混凝土进行抹光，实现混凝土光滑平整。

现有技术中，混凝土布料一般是人工完成，但人工布料效率低且难以保障布料均匀性。抹光主要是由自动抹光设备对构件进行自动抹光，但自动抹光设备在运作中难以避开出筋部分，进而导致抹光效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统，目的在于解决现有混凝土人工布料导致效率低且均匀性难以保证、抹光难以避开出筋部分的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于BIM的构件生产方法，该方法包括：

获取与待生产构件对应模具的位置信息；

根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料；

检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度；

若是，控制所述布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的所述待生产构件进行抹光；

扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分。

可选地，所述扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分包括：

利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用提升规避策略或旋转偏移策略，控制所述抹光设备进行提升操作或旋转偏移操作，规避所述出筋突起部分。

可选地，所述检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度包括：

利用激光实时检测所述模具内的所述混凝土厚度，判断所述混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

可选地，所述根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料包括：

接收预设置于所述布料设备的位置传感器信息，确定所述布料设备的行程位置；

根据所述位置信息和所述行程位置，确定所述布料设备和模具的相对位置；

根据所述相对位置和所述模具布局信息，控制所述布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料。

可选地，还包括：

当所述待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；

根据所述模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制所述布料设备关闭与所述孔洞位置对应的下料口。

此外，本发明还提供了一种基于BIM的构件生产装置，该装置包括：

获取模块，用于获取与待生产构件对应模具的位置信息；

布料模块，用于根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料；

厚度检测模块，用于检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度；

抹光模块，用于若是，控制所述布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的所述待生产构件进行抹光；

出筋物规避模块，用于扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分。

可选地，所述出筋物规避模块包括：

提升规避单元，用于利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用提升规避策略，控制所述抹光设备进行提升操作，规避所述出筋突起部分；

旋转偏移规避单元，用于利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用旋转偏移策略，控制所述抹光设备进行旋转偏移操作，规避所述出筋突起部分。

可选地，所述厚度检测模块包括：

激光检测单元，用于利用激光实时检测所述模具内的所述混凝土厚度，判断所述混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

可选地，还包括：

采集模块，用于当所述待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；

关闭模块，用于根据所述模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制所述布料设备关闭与所述孔洞位置对应的下料口。

本发明还提供了一种构件生产系统，该系统包括控制器、混凝土布料设备、抹光设备、激光扫描设备、图形识别设备；

所述控制器包括上述任一项所述装置，用于根据信息生成控制指令，以控制所述混凝土布料设备进行自动布料及所述抹光设备进行自动抹光。

本发明所提供的基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统，通过获取与待生产构件对应模具的位置信息；根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料；检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度；若是，控制布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的待生产构件进行抹光；扫描待生产构件，当运行至待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起部分。本申请通过控制布料设备，以实现混凝土自动布料，相较于人工布料，自动布料效率较高、布料均匀性较好；且根据待生产构件表面形状编制抹光路径，当运行至出筋突起物位置时，抹光设备自动避开出筋突起物，使得抹光工作效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于BIM的构件生产方法的一种具体实施方式的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的基于BIM的构件生产装置的结构示意框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的基于BIM的构件生产方法的一种具体实施方式的流程示意图，该方法包括以下步骤：

步骤101：获取与待生产构件对应模具的位置信息。

可以理解，上述模具为用于生产该待生产构件的模具，其放置于台模上，且在其内部摆放有该待生产构件对应的预埋件和钢筋。每一个台模上可以摆放多个模具，且各个模具之间的摆放顺序、摆放位置可以预先确定。

上述位置信息具体可以通过接收激光反射得出，即模具的边缘位置上设置反射装置，该反射装置对激光有反射作用，其一般是反光材料如铝膜。激光发射器在接收到控制系统的指令后进行激光反射，将接收到的模具位置信息发送至控制系统。

当然，模具位置信息的获取手段还有很多，不限于上文提及的激光手段，只要能实现模具定位目的即可，在此不作限定。

步骤102：根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料。

上述模具布局信息指的是多个模具在同一台模上的摆放规律，也是摆放布局方案，其具体可以根据待生产构件的BIM三维模型建立台模上的模具摆放布局方案得出。即根据预先得出的布局方案，摆放同一台模上的各个模具。这样可以根据模具布局信息，确定出待生产构件在台模上的具体摆放位置，以准确控制布料机进行准确布料。

需要说明，此处的混凝土指的是自密实混凝土，自密实混凝土是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得较好均质性，不需要附加振动的混凝土。

实现布料设备的自动控制，需要得知布料设备和待生产构件的模具间的相对位置，以控制布料设备运行相应距离，准确到达待生产构件的模具处进行布料。

故在本发明的一些实施例中，上述根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料的过程可以具体为：接收预设置于布料设备的位置传感器信息，确定布料设备的行程位置；根据位置信息和行程位置，确定布料设备和模具的相对位置；根据相对位置和模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料。

上述位置传感器信息指的是布料设备上的位置编码器反馈的信息，该位置编码器设置于布料设备上，用于定位布料设备的相对位置，通过该位置编码器的行程可以确定出布料设备的位置。

可以看出，根据布料设备和待生产构件模具间的相对位置信息，使得控制布料设备可以准确地进行布料。当然，也可以通过其它方式控制布料设备的自动布料，在此不作限定。

步骤103：检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度。

上述混凝土厚度可以是指待生产构件模具内的实时厚度，该实时混凝土厚度具体可以通过激光进行检测。而预设厚度可以是指待生产构件的BIM模型中预先设定的构件厚度。

在本发明的一些实施例中，上述检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度的过程可以具体为：利用激光实时检测模具内的混凝土厚度，判断混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

模具内有混凝土的地方和没有混凝土的地方的激光反射行程是不同的，故可以通过计算激光反射距离来得出实时混凝土厚度，激光反射距离可以具体通过根据发射和反射激光间的时间间隔计算得出。

上述预设厚度范围可以是考虑到混凝土的堆积效益得出的厚度范围，该堆积效益考虑到混凝土的塌落规则、关机滞后效益。激光扫描从模具的上端往底端扫描，扫描得出的反射距离达到预设距离范围，此时可以认为实时厚度达到预设厚度范围。

步骤104：若是，控制布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的待生产构件进行抹光。

可以理解，当前待生产构件浇筑完成后，控制布料设备往下一待生产构件模具运动，随之可以控制自动抹光设备对浇筑完成的构件进行自动抹光操作。

上述抹光路径可以是指根据待生产构件的表面形状信息，进行预先编制生成的路径。其具体可以为获取待生产构件表面形状信息，根据表面形状信息，编制抹光设备的行走规则，该行走规则应保证抹光的最大范围面，且避免碰撞。

对构件进行抹光操作时，需要得知模具的位置，该位置具体可以为构件起点、走向等相关信息，具体可以利用图形识别设备来识别待抹光构件的模具位置。得知模具位置后，可以控制自动抹光设备根据抹光路径，从构件起点进行自动抹光操作。

步骤105：扫描待生产构件，当运行至待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起部分。

具体地，可以利用激光扫描设备横向或纵向扫描浇筑完成后的待生产构件，以获取出筋突起物的位置，当抹光至出筋突起物位置，控制自动抹光设备进行提升操作或旋转偏移操作，以规避出筋突起物。

故在本发明的一些实施例中，上述扫描待生产构件，当运行至待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起部分的过程可以具体为：利用激光扫描设备扫描待生产构件，扫描待生产构件，当运行至出筋突起部分时，利用提升规避策略或旋转偏移策略，控制抹光设备进行提升操作或旋转偏移操作，规避出筋突起部分。

需要说明，旋转偏移规避出筋突起物时，对突起物采用切线包围方法，即在自动设备旋转行进时，始终保持在与突起物的切线方向。

可以看出，自动规避构件出筋突起物，使得自动抹光设备抹光至出筋突起物位置时正常运转，抹光效率较高。

待生产构件可能为有孔洞构件，此时，需要识别出构件的孔洞所在，以关闭该位置所对应的布料设备下料口，故在本发明的一些实施例中，上述方法还可以包括：当待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；根据模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制布料设备关闭与孔洞位置对应的下料口。

孔洞位置的模具颜色和非孔洞位置模具颜色是不同，具体可以通过模具的灰度值确定是否为孔洞模具，当确定为孔洞时，则关闭该孔洞位置对应的布料机下料口，其它下料口照常下料。

而孔洞灰度值的计算具体可以通过图形识别设备获取模具图像，通过计算模具图像的灰度值差异，判断所获取的模具图像是否为孔洞模具图像。

本实施例所提供的基于BIM的构件生产方法，通过获取与待生产构件对应模具的位置信息；根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料；检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度；若是，控制布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的待生产构件进行抹光；扫描待生产构件，当运行至待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起部分。该方法通过控制布料设备，以实现混凝土自动布料，相较于人工布料，自动布料效率较高、布料均匀性较好；且根据待生产构件表面形状编制抹光路径，当运行至出筋突起物位置时，抹光设备自动避开出筋突起物，使得抹光工作效率较高。

下面对本发明实施例提供的基于BIM的构件生产装置进行介绍，下文描述的基于BIM的构件生产装置与上文描述的基于BIM的构件生产方法可相互对应参照。

请参考图2，图2为本发明实施例提供的基于BIM的构件生产装置的结构示意框图，该装置包括：

获取模块21，用于获取与待生产构件对应模具的位置信息；

布料模块22，用于根据位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至模具处进行混凝土布料；

厚度检测模块23，用于检测模具内的混凝土厚度，判断混凝土厚度是否达到预设厚度；

抹光模块24，用于若是，控制布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的待生产构件进行抹光；

出筋物规避模块25，用于扫描待生产构件，当运行至待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避出筋突起部分。

在本发明的一些实施例中，出筋物规避模块25可以包括：

提升规避单元，用于利用激光扫描设备扫描待生产构件，扫描待生产构件，当运行至出筋突起部分时，利用提升规避策略，控制抹光设备进行提升操作，规避出筋突起部分；

旋转偏移规避单元，用于利用激光扫描设备扫描待生产构件，扫描待生产构件，当运行至出筋突起部分时，利用旋转偏移策略，控制抹光设备进行旋转偏移操作，规避出筋突起部分。

提升规避和旋转偏移规避是两种不同的具体规避方法，可以根据需求选择其中任意一种规避出筋突起物。

在本发明的一些实施例中，厚度检测模块23可以包括：

激光检测单元，用于利用激光实时检测模具内的混凝土厚度，判断混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

在本发明的一些实施例中，上述装置还可以包括：

采集模块，用于当待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；

关闭模块，用于根据模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制布料设备关闭与孔洞位置对应的下料口。

本实施例所提供的基于BIM的构件生产装置，通过控制布料设备，以实现混凝土自动布料，相较于人工布料，自动布料效率较高、布料均匀性较好；且根据待生产构件表面形状编制抹光路径，当运行至出筋突起物位置时，抹光设备自动避开出筋突起物，使得抹光工作效率较高。

基于上述实施例，本实施例提供一种构件生产系统，该系统包括控制器、混凝土布料设备、抹光设备、激光扫描设备、图形识别设备；

上述控制器包括上述实施例中的任一项装置，用于根据信息生成控制指令，以控制混凝土布料设备进行自动布料及抹光设备进行自动抹光。此处的信息可以包括布料设备位置信息、构件模具位置信息、激光反射信息、图形识别信息等信息，即该控制器可以根据所收集的系统信息，生成相应控制指令，控制相应设备进行相应动作。

而抹光设备、混凝土布料设备、激光扫描设备、图形识别设备的作用、自动抹光和自动布料相关过程均可以参见上述实施例相应内容，在此不再赘述。

本实施例中，构件生产系统控制混凝土布料设备，实现混凝图自动布料，相较于人工布料，效率较高，且布料均匀性较好。且根据自动规避策略自动规避出筋突起物，使得抹光效率较高。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的基于BIM的构件生产方法、装置及构件生产系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于BIM的构件生产方法，其特征在于，包括：

获取与待生产构件对应模具的位置信息；

根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料；

检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度；

若是，控制所述布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的所述待生产构件进行抹光；

扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分。

2.如权利要求1所述的基于BIM的构件生产方法，其特征在于，所述扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分包括：

利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用提升规避策略或旋转偏移策略，控制所述抹光设备进行提升操作或旋转偏移操作，规避所述出筋突起部分。

3.如权利要求1所述的基于BIM的构件生产方法，其特征在于，所述检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度包括：

利用激光实时检测所述模具内的所述混凝土厚度，判断所述混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

4.如权利要求3所述的基于BIM的构件生产方法，其特征在于，所述根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料包括：

接收预设置于所述布料设备的位置传感器信息，确定所述布料设备的行程位置；

根据所述位置信息和所述行程位置，确定所述布料设备和模具的相对位置；

根据所述相对位置和所述模具布局信息，控制所述布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料。

5.如权利要求1至4任一项所述的基于BIM的构件生产方法，其特征在于，还包括：

当所述待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；

根据所述模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制所述布料设备关闭与所述孔洞位置对应的下料口。

6.一种基于BIM的构件生产装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取与待生产构件对应模具的位置信息；

布料模块，用于根据所述位置信息及预存储的模具布局信息，控制布料设备运行至所述模具处进行混凝土布料；

厚度检测模块，用于检测所述模具内的混凝土厚度，判断所述混凝土厚度是否达到预设厚度；

抹光模块，用于若是，控制所述布料设备运行至下一待生产构件模具处进行浇筑，并根据基于构件表面形状信息预编制的抹光路径，控制抹光设备对浇筑完成的所述待生产构件进行抹光；

出筋物规避模块，用于扫描所述待生产构件，当运行至所述待生产构件的出筋突起部分时，利用预设规避策略，规避所述出筋突起部分。

7.如权利要求6所述的基于BIM的构件生产装置，其特征在于，所述出筋物规避模块包括：

提升规避单元，用于利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用提升规避策略，控制所述抹光设备进行提升操作，规避所述出筋突起部分；

旋转偏移规避单元，用于利用激光扫描设备扫描所述待生产构件，扫描所述待生产构件，当运行至所述出筋突起部分时，利用旋转偏移策略，控制所述抹光设备进行旋转偏移操作，规避所述出筋突起部分。

8.如权利要求6所述的基于BIM的构件生产装置，其特征在于，所述厚度检测模块包括：

激光检测单元，用于利用激光实时检测所述模具内的所述混凝土厚度，判断所述混沌土厚度是否达到预设厚度范围。

9.如权利要求6至8所述的基于BIM的构件生产装置，其特征在于，还包括：

采集模块，用于当所述待生产构件为有孔洞构件时，利用图形识别设备采集模具灰度信息；

关闭模块，用于根据所述模具灰度信息，确定孔洞位置，并控制所述布料设备关闭与所述孔洞位置对应的下料口。

10.一种构件生产系统，其特征在于，包括控制器、混凝土布料设备、抹光设备、激光扫描设备、图形识别设备；

所述控制器包括上述权利要求6至9任一项所述装置，用于根据信息生成控制指令，以控制所述混凝土布料设备进行自动布料及所述抹光设备进行自动抹光。