CN108536933A - 一种自动布置钢筋的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的自动布置钢筋的系统，包括用于建立钢筋的三维模型的钢筋3D建模模块，用于计算出布置钢筋的最优路径的最优路径计算模块，在计算机控制下完成钢筋加工的钢筋加工模块，按照最优路径将钢筋布置到预设位置的钢筋布置模块，按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎或者固定的钢筋绑扎模块；通过钢筋3D建模模块根据实际的建筑需要设计合适的钢筋；钢筋加工模块按照设计完成的钢筋的模型对钢筋原材料进行加工；最优路径计算模块根据BIM模型结合实际的工艺流程在确保钢筋布置过程中不会产生碰撞的情况下计算出最优的钢筋布置路径；钢筋绑扎模块根据计算确定的钢筋交叉位置进行绑扎操作。

Description

一种自动布置钢筋的系统和方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种自动布置钢筋的系统和方法。

背景技术

楼房的建设离不开混凝土和钢筋，为了增加建筑物的强度和稳定性，在建设时通常先用钢筋搭建建筑物的框架，之后在该框架内浇筑混凝土。随着建筑物的体积越来越大，整个建筑物的框架上需要的钢筋数量也越来越多，用钢筋搭建的框架也更加复杂。传统方式是通过人力搬运钢筋来搭建框架，耗时费力且效率低下；传统的钢筋框架搭建过程都是根据施工人员经验进行，并没有经过严格科学的计算，钢筋框架的质量不能保证。

因此，需要提供一个可以根据建筑施工的需要科学的计算建筑框架在搭建过程中钢筋的输送和搭建路径，且通过计算机控制机器人自动完成钢输送和绑扎过程的自动布置钢筋的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动布置钢筋的系统和方法，用以解决现有钢筋布置方法不可以根据实际的钢筋布置需要科学合理且自动的完成钢筋布置的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为

一种自动布置钢筋的系统，包括用于建立钢筋的三维模型的钢筋3D建模模块，用于计算出布置钢筋的最优路径的最优路径计算模块，在计算机控制下完成钢筋加工的钢筋加工模块，按照所述最优路径将钢筋布置到预设位置的钢筋布置模块，按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎或者固定的钢筋绑扎模块。

其中，所述最优路径计算模块包括布置顺序计算单元和布置路径计算单元；

所述布置顺序计算单元用于根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；

所述布置路径计算单元用于根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。

其中，所述钢筋布置模块包括运输机器人；所述运输机器人用于按照所述最短输送路径将钢筋输送到当前需要布置钢筋的位置。

其中，所述钢筋绑扎模块包括绑扎计算单元和绑扎操作单元；

所述绑扎计算单元用于根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎操作单元用于按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置将钢筋绑扎；所述绑扎操作单元包括绑扎机器人和钢筋绑扎机。

其中，所述钢筋加工模块包括钢筋加工中心；

所述BIM模型是包含梁、板、柱、剪力墙、混凝土材料和钢筋的位置及尺寸信息的一个完整反映建筑结构信息的三维模型。

一种自动布置钢筋的方法，用于所述自动布置钢筋的系统，包括步骤：

所述钢筋3D建模模块建立钢筋的三维模型；

所述最优路径计算模块计算出布置钢筋的最优路径；

所述钢筋加工模块按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出；

所述钢筋布置模块按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置；

所述钢筋绑扎模块按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎。

其中，所述最优路径计算模块计算出布置钢筋的最优路径包括：

所述布置顺序计算单元根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；

所述布置路径计算单元用于根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的布置位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。

其中，所述钢筋布置模块按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置包括：

所述运输机器人从所述钢筋加工模块的出料架上抓取指定型号和尺寸的钢筋并按照所述最优路径将钢筋输送到需要布置钢筋的位置并放置。

其中，所述钢筋绑扎模块按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎包括：

所述绑扎计算单元根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎机器人按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置操作所述钢筋绑扎机将钢筋绑扎。

其中，所述钢筋加工模块按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出包括：

所述钢筋加工中心按照预设的钢筋的规格、长度和形式获取钢筋原材料，并按照预设的加工要求对所述钢筋原材料进行裁剪和弯折，最后将加工后的符合要求的钢筋成品输送到出料架上。

本发明具有如下优点：

本发明的自动布置钢筋的系统，包括用于建立钢筋的三维模型的钢筋3D建模模块，用于计算出布置钢筋的最优路径的最优路径计算模块，在计算机控制下完成钢筋加工的钢筋加工模块，按照所述最优路径将钢筋布置到预设位置的钢筋布置模块，按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎或者固定的钢筋绑扎模块；

本发明的自动布置钢筋的方法，包括步骤：

所述钢筋3D建模模块建立钢筋的三维模型；所述最优路径计算模块计算出布置钢筋的最优路径；所述钢筋加工模块按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出；所述钢筋布置模块按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置；所述钢筋绑扎模块按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎；

通过所述钢筋3D建模模块可以根据实际的建筑需要设计合适的钢筋；之后所述钢筋加工模块按照设计完成的钢筋的模型对钢筋原材料进行加工；

所述最优路径计算模块根据BIM模型结合实际的工艺流程在确保钢筋布置过程中不会产生碰撞的情况下计算出最优的钢筋布置路径；

最后，所述钢筋绑扎模块计算确定的钢筋交叉位置进行绑扎操作。

附图说明

图1是本发明的自动布置钢筋的系统的功能模块图。

1-钢筋3D建模模块；2-最优路径计算模块；3-钢筋加工模块；4-钢筋布置模块；5-钢筋绑扎模块。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例1的自动布置钢筋的系统，包括用于建立钢筋的三维模型的钢筋3D建模模块1，用于计算出布置钢筋的最优路径的最优路径计算模块2，在计算机控制下完成钢筋加工的钢筋加工模块3，按照所述最优路径将钢筋布置到预设位置的钢筋布置模块4，按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎或者固定的钢筋绑扎模块5。

通过所述钢筋3D建模模块1可以根据实际的建筑需要设计合适的钢筋；之后所述钢筋加工模块3按照设计完成的钢筋的模型对钢筋原材料进行加工；

所述最优路径计算模块2根据BIM模型结合实际的工艺流程在确保钢筋布置过程中不会产生碰撞的情况下计算出最优的钢筋布置路径；所述钢筋布置模块4按照所述最优路径将钢筋布置到预先的布置位置；

最后，所述钢筋绑扎模块5运动到计算确定的钢筋交叉位置进行绑扎操作。

实施例2

进一步，在实施例1的基础上增加如下特征和连接关系：

所述最优路径计算模块2包括布置顺序计算单元和布置路径计算单元；

所述布置顺序计算单元用于根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；所述布置路径计算单元用于根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。钢筋的布置顺序要求先布置的钢筋不可以影响后布置的钢筋的；在输送钢筋的过程中要求钢筋不可以与之前布置的钢筋放生碰撞。

所述钢筋布置模块4包括运输机器人；所述运输机器人用于按照所述最短输送路径将钢筋输送到当前需要布置钢筋的位置。所述当前需要布置钢筋的位置是根据BIM模型和实际的生产工艺流程计算出来的。

所述钢筋绑扎模块5包括绑扎计算单元和绑扎操作单元；

所述绑扎计算单元用于根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎操作单元用于按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置将钢筋绑扎；所述绑扎操作单元包括绑扎机器人和钢筋绑扎机。

所述钢筋加工模块3包括钢筋加工中心；

所述BIM模型是包含梁、板、柱、剪力墙、混凝土材料和钢筋的位置及尺寸信息的一个完整反映建筑结构信息的三维模型。

实施例3

一种自动布置钢筋的方法，用于所述自动布置钢筋的系统，包括步骤：

所述钢筋3D建模模块1建立钢筋的三维模型；

所述最优路径计算模块2计算出布置钢筋的最优路径；

所述钢筋加工模块3按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出；

所述钢筋布置模块4按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置；

所述钢筋绑扎模块5按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎。

所述最优路径计算模块2计算出布置钢筋的最优路径包括：

所述布置顺序计算单元根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；

所述布置路径计算单元根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的布置位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。

所述钢筋布置模块4按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置包括：

所述运输机器人从所述钢筋加工模块3的出料架上抓取指定型号和尺寸的钢筋并按照所述最优路径将钢筋输送到需要布置钢筋的位置并放置。

所述钢筋绑扎模块5按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎包括：

所述绑扎计算单元根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎机器人按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置操作所述钢筋绑扎机将钢筋绑扎。

所述钢筋加工模块3按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出包括：

所述钢筋加工中心按照预设的钢筋的规格、长度和形式获取钢筋原材料，并按照预设的加工要求对所述钢筋原材料进行裁剪和弯折，最后将加工后的符合要求的钢筋成品输送到出料架上。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种自动布置钢筋的系统，其特征在于，包括用于建立钢筋的三维模型的钢筋3D建模模块(1)，用于计算出布置钢筋的最优路径的最优路径计算模块(2)，用于在计算机控制下完成钢筋加工的钢筋加工模块(3)，用于按照所述最优路径将钢筋布置到预设位置的钢筋布置模块(4)，按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎或者固定的钢筋绑扎模块(5)。

2.根据权利要求1所述自动布置钢筋的系统，其特征在于，所述最优路径计算模块(2)包括布置顺序计算单元和布置路径计算单元；

所述布置顺序计算单元用于根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；

所述布置路径计算单元用于根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。

3.根据权利要求2所述自动布置钢筋的系统，其特征在于，所述钢筋布置模块(4)包括运输机器人；所述运输机器人用于按照所述最短输送路径将钢筋输送到当前需要布置钢筋的位置。

4.根据权利要求3所述自动布置钢筋的系统，其特征在于，所述钢筋绑扎模块(5)包括绑扎计算单元和绑扎操作单元；

所述绑扎计算单元用于根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎操作单元用于按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置将钢筋绑扎；所述绑扎操作单元包括绑扎机器人和钢筋绑扎机。

5.根据权利要求4所述自动布置钢筋的系统，其特征在于，所述钢筋加工模块(3)包括钢筋加工中心；

所述BIM模型是包含梁、板、柱、剪力墙、混凝土材料和钢筋的位置及尺寸信息的一个完整反映建筑结构信息的三维模型。

6.一种自动布置钢筋的方法，用于权利要求5所述自动布置钢筋的系统，其特征在于，包括步骤：

所述钢筋3D建模模块(1)建立钢筋的三维模型；

所述最优路径计算模块(2)计算出布置钢筋的最优路径；

所述钢筋加工模块(3)按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出；

所述钢筋布置模块(4)按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置；

所述钢筋绑扎模块(5)按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎。

7.根据权利要求6所述自动布置钢筋的方法，其特征在于，所述最优路径计算模块(2)计算出布置钢筋的最优路径包括：

所述布置顺序计算单元根据BIM模型结合实际工艺流程计算出钢筋的布置位置和各个布置位置上钢筋的布置的先后顺序；

所述布置路径计算单元根据BIM模型、已经布置过钢筋的位置、当前需要布置钢筋的布置位置和实际工艺流程计算出布置钢筋时最短输送路径，且按照所述最短输送路径输送钢筋时避免产生碰撞。

8.根据权利要求7所述自动布置钢筋的方法，其特征在于，所述钢筋布置模块(4)按照所述最优路径将钢筋成品布置到预设位置包括：

所述运输机器人从所述钢筋加工模块(3)的出料架上抓取指定型号和尺寸的钢筋并按照所述最优路径将钢筋输送到需要布置钢筋的位置并放置。

9.根据权利要求8所述自动布置钢筋的方法，其特征在于，所述钢筋绑扎模块(5)按照预设的绑扎位置和绑扎方法对钢筋进行绑扎包括：

所述绑扎计算单元根据BIM模型和实际的生产工艺计算出钢筋交叉位置和执行钢筋绑扎操作需要遵循的运动路径；

所述绑扎机器人按照所述运动路径运动到所述钢筋交叉位置操作所述钢筋绑扎机将钢筋绑扎。

10.根据权利要求9所述自动布置钢筋的方法，其特征在于，所述钢筋加工模块(3)按照加工要求对钢筋原材料进行加工并将钢筋成品输出包括：

所述钢筋加工中心按照预设的钢筋的规格、长度和形式获取钢筋原材料，并按照预设的加工要求对所述钢筋原材料进行裁剪和弯折，最后将加工后的符合要求的钢筋成品输送到出料架上。