CN108733911B - 基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，该方法能根据建筑铝模板的三维数字模型获取铝模板施工安装位置和相邻铝模板位置关系，它是通过计算机辅助操作，在建筑铝模板三维模型基础上，用点坐标对铝模板进行表达，建立建筑铝模板信息模型，通过信息模型判断铝模板之间的位置关系，从而获取与铝模板相邻模板信息，对铝模板信息及其相邻模板信息进行编码设计，施工编码非常准确的对建筑铝模板施工安装信息进行描述。本发明提供的方法是建筑铝模板施工编码设计的更准确有效地方法，是降低设计成本、缩短开发周期和提高建筑铝模板施工安装效率的重要工具。

Description

基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法

技术领域

本发明涉及建筑铝模板施工编码设计方法技术领域，具体涉及一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法。

背景技术

目前，国内建筑铝模板施工编码设计大多基于施工安装序列的传统编码设计方法，根据施工安装顺序进行施工编码设计。通过对建筑铝模板施工编码设计方法的现状和发展趋势进行详细研究后发现，建筑铝模板施工编码设计方法归纳起来为基于施工安装序列的铝模板传统设计方法。基于施工安装序列的施工编码设计方法，首先对铝模板施工安装规则进行统一，形成施工规范，然后安装施工规范对铝模板进行编码，再进行铝模板预装进行检查对施工编码进行修正，最后才送到工地进行使用。基于施工安装序列的施工编码设计方法存在如下较为明显的缺陷：施工安装顺序难以统一，很难形成统一的施工规范；通常采用人工手动编码，工作量巨大且容易出错；需要进行模板预装，增加成本，延长了工期；没有对建筑铝模板装配关系进行描述，容易出错；需要严格安装施工规范进行编码、施工，对设计、施工人员要求较高，门槛较高。

因此本发明拟设计一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，该方法可以直接根据建筑铝模板的三维数字模型，通过图形的几何信息和相邻关系，建立建筑铝模板信息模型，根据铝模板信息模型进行施工编码的设计，准确的反映了铝模板施工安装信息，极大的缩短了设计周期，提高了编码准确率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过三维建模软件打开建筑铝模板三维装配体模型；

步骤2：根据打开的三维装配体模型，获取相应的装配信息，如项目号、户型、部位等信息，实施之前需具备规范的装配体模型，各信息可以从装配体名称中直接获取；

步骤3：按照区域选取需要进行施工编码的铝模板零件，区域序号从1开始，序号无重复且与区域一一对应，由于装配体的分布不同，可以划分为不同的区域，每个区域内是一个零件集合，每一个区域对应一个序号，这个序号通过用户框选进行确定，第一个框选的区域序号为1；

步骤4：对区域内的铝模板零件进行编号，模板序号从1开始，再根据模板编号、所在区域的部位编号、部位类型和户型信息，编制模板主编码，如AQ1-1，每一个编码对应一个模板零件，模板的编码包括主编码和连接编码，主编码与模板一一对应，主编码各码段分别是户型信息、部位类型、部位编号和模版编号；

步骤5：在建筑三维模型中，铝模板使用坐标系与X、Y、Z轴正交，形状为立方体，通过在三维空间内建立一个内含铝模板零件的正交X、Y、Z轴坐标的最小立方体来表示铝模板零件；

步骤6：利用步骤5所得最小立方体X、Y、Z轴上最大点和最小点两个顶点坐标，计算模板相邻关系，获取铝模板六个方向上的相邻模板，如果同一方向上有多个模板则计算接触面积最大的相邻模板；

步骤7：重复步骤6，获取立方体六个面方向上的相邻模板；

步骤8：根据六个方位的连接编码和铝模板主编码，编制施工编码，模板编码包括主编码和连接编码，主编码与模板一一对应，连接编码有六个，分别对应六个方向上相邻模板的主编码；

步骤9：重复步骤6、7、8，直到对所有的铝模板零件都完成施工编码的编制；

步骤10：导出施工编码BOM表进行检查，修改。

进一步地，所述步骤6包括以下子步骤：

(1)获取目标铝模板的最小点P1(x₁,y₁,z₁)、最大点P2(x₂,y₂,z₂)(坐标值最大和最小点)，以及待比较铝模板的最小点T1(x₃,y₃,z₃)、最大点T2(x₄,y₄,z₄)，通过本步骤判断两个模板是否相邻，待比较铝模板为与目标铝模板同一区域内的其它铝模板；

(2)首先判断X坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：x₃≥x₁且x₃≤x₂、x₄≥x₁且x₄≤x₂、x₃≤x₁且x₄≥x₂；

(3)判断Y坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：y₃≥y₁且y₃≤y₂、y₄≥y₁且y₄≤y₂、x₃≤y₁且y₄≥y₂；

(4)判断Z坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：z₃≥z₁且z₃≤z₂、z₄≥z₁且z₄≤z₂、z₃≤z₁且z₄≥z₂；

(5)如果两个立方体符合上面条件，则可以判断其代表的铝模板相邻(理论上不一定，但通过研究铝模板设计原则和使用规则，此时可以判断相邻)，接下来判断相邻方向并计算接触面积；

(6)如果x₂＝x₃，则X正方向上接触，即右方向相邻；如果x₁＝x₄，则X负方向上接触，即左方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积；

(7)如果y₂＝y₃，则Y正方向上接触，即后方向相邻；如果y₁＝y₄，则Y负方向上接触，即前方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积；

(8)如果z₂＝z₃，则Z正方向上接触，即上方向相邻；如果z₁＝z₄，则Z负方向上接触，即下方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积。

所述步骤4-10中的编码过程根据设计的约束条件进行程序编辑，由计算机完成施工编码过程。

本发明具有如下优点：

本发明可直接根据建筑配模设计的三维模型对铝模板施工安装信息进行施工编码设计，同时，对铝模板施工信息的描述和表达更加准确、全面，为后续施工安装提供更为直接的参考依据，克服了传统编码设计方法的不足，使施工编码能够更好的指导建筑铝模板的施工安装，缩短施工周期、降低成本。

附图说明

图1是本发明方法中建筑铝模板主编码规则图；

图2是本发明方法的建筑铝模板连接编码规则图；

图3是本发明方法的施工编码BOM表结构；

图4是本发明的整体步骤流程图；

图5是本发明方法中三维数字模型的实体结构示意图；

图6是图解说明施工编码中部位序号的含义；

图7是楼面区域内的铝模板主编码示意图；

图8是本发明中三维模型中铝模板的立方体表示图；

图9是本发明中铝模板施工编码实例图；

图10是本发明中施工编码BOM表中铝模板基本信息实例图；

图11是本发明中施工编码BOM表中铝模板编码信息实例图；

图12是本发明中铝模板相邻关系判断方法流程图；

图13是铝模板X方向接触判断方法示意图；

图14是铝模板Y方向接触判断方法示意图；

图15是铝模板Z方向接触判断方法示意图；

图16图解说明铝模板X方向相邻及接触面积计算；

图17图解说明铝模板Y方向相邻及接触面积计算；

图18图解说明铝模板Z方向相邻及接触面积计算；

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，建筑铝模板施工编码设计方法主要包括三个主要部分：施工编码、自动编码方法和施工编码BOM表。本发明的施工编码结合建筑行业铝模板使用方式，对户型信息、部位信息、模板信息以及施工安装信息进行描述，分为主编码和连接编码。主编码如图1所示，包含户型信息、部位信息、部位编号和模板编号。户型信息有A、B、C、D四种，部位信息包括墙(Q)、梁测(LC)、梁底(LD)、楼板(B)、楼梯(T)、节点(J)、吊模(D)、背楞/方通(F)，部位编号从1开始，表示同一户型同一部位的序号，模板编号表示同一区域内模板的序号，从1开始。连接编码分为上、下、左、右、前、后六个，分别表示该模板在这六个方向上相邻的连接模板，用主编码表示。每个零件模板的施工编码由其自身主编码和模板六个方向上的连接编码组成，如图2所示。

自动编码方法采用计算机辅助、通过人机交互的形式完成。首先由用户选定编码铝模板区域内零件，然后通过程序自动对铝模板进行主编码的编制。获取坐标系中每个模板的最大点和最小点，用来表示模板的边界。对点坐标进行计算进而判断模板边界相邻关系，从而建立铝模板安装位置关系，根据上、下、左、右、前、后六个方位模板的对应关系确定铝模板六个连接编码，实现模板的自动编码过程。使用计算机算法求解，速度快，规则统一，减少了工作量，也避免了人工编码的出错率。

施工编码BOM表是建筑铝模板施工编码的文档资料，对铝模板物料信息进行统计，对铝模板施工编码信息进行整理，有利于铝模板生产部位对物料进行核查，也便于施工现场中铝模板的施工安装。本发明的施工编码BOM表设计为铝模板基本信息和施工编码信息两部分，铝模板基本信息包括铝模板型号、规格，施工编码信息则是施工编码，表示铝模板的安装与使用位置，BOM表结构如图3所示。

本发明的方法具体包括如下步骤(以常见建筑楼面为示范案例)，如图4所示：

步骤1：通过三维建模软件打开建筑铝模板三维装配体模型中的建筑楼面配模子装配体(2017010001-A-M)，如图5所示；

步骤2：根据打开的装配体模型，获取相应的项目号、户型、部位等信息，由于装配体命名规范，可以从名称中直接获取，项目号为2017010001，户型为A，部位为M，表示楼面；

步骤3：按照区域选取需要进行施工编码的铝模板零件，并按顺序生成序号，从1开始，序号取决于选取的顺序，如图6所示；

步骤4：对区域内的铝模板零件进行编号，零件序号从1开始，序号无重复且与零件一一对应，再根据零件序号、所在区域的部位序号、户型和部位信息，编制零件的主编码，编码结果如图7所示，三维软件中，零件被框选后，零件集合会产生一个顺序，零件序号就是基于此，此外这个序号只是为了保证不重复和编码的可读性，与零件保持对应关系就行；

步骤5：在建筑三维模型中，铝模板使用通常与X、Y、Z轴正交，而且形状为立方体，可以在三维空间内建立一个内含铝模板零件的正交X、Y、Z轴坐标的最小立方体来表示铝模板零件，如图8所示；

步骤6：利用步骤5所得立方体X、Y、Z轴上最大点和最小点两个顶点，计算零件相邻关系，获取铝模板的相邻零件；

步骤7：重复步骤6，获取六个方向上的相邻模板，如果有多个就计算接触面积最大的相邻零件；

步骤8：根据六个方位的连接编码和铝模板主编码，编制施工编码，如图9所示，该零件主编码为AM28-1，六个连接编码为只有右、后连接编码，其它无，表示零件右方向上相邻零件的主编码为AM28-2，后方向上相邻零件的主编码为AM28-5；

步骤9：重复步骤6、7、8，直到对所有的零件都完成施工编码的编制；

步骤10：导出施工编码BOM表进行检查，修改，如图10、11所示；

进一步地，所述步骤6包括以下子步骤，如图12所示：

(1)获取目标铝模板的最小点P₁(x₁,y₁,z₁)、最大点P₂(x₂,y₂,z₂)，以及待比较铝模板的最小点T₁(x₃,y₃,z₃)、最大点T₂(x₄,y₄,z₄)；

(2)首先判断X坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：x₃≥x₁且x₃≤x₂、x₄≥x₁且x₄≤x₂、x₃≤x₁且x₄≥x₂，如图13所示；

(3)判断Y坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：y₃≥y₁且y₃≤y₂、y₄≥y₁且y₄≤y₂、x₃≤y₁且y₄≥y₂，如图14所示；

(4)判断Z坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：z₃≥z₁且z₃≤z₂、z₄≥z₁且z₄≤z₂、z₃≤z₁且z₄≥z₂，如图15所示；

(5)如果两个立方体符合上面条件，则可以判断其代表的铝模板相邻(理论上不一定，但通过研究铝模板设计原则和使用规则，此时可以判断相邻)，接下来判断相邻方向并计算接触面积；

(6)如果x₂＝x₃，则X正方向上接触，即右方向相邻；如果x₁＝x₄，则X负方向上接触，即左方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积，如图16所示；

(7)如果y₂＝y₃，则Y正方向上接触，即后方向相邻；如果y₁＝y₄，则Y负方向上接触，即前方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积，如图17所示；

(8)如果z₂＝z₃，则Z正方向上接触，即上方向相邻；如果z₁＝z₄，则Z负方向上接触，即下方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积，如图18所示。

本发明可直接根据建筑配模设计的三维模型对铝模板施工安装信息进行施工编码设计，同时，对铝模板施工信息的描述和表达更加准确、全面，为后续施工安装提供更为直接的参考依据，克服了传统编码设计方法的不足，使施工编码能够更好的指导建筑铝模板的施工安装，缩短施工周期、降低成本。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过三维建模软件打开建筑铝模板三维装配体模型；

步骤2：根据打开的三维装配体模型，从装配体名称中获取相应的装配信息；

步骤3：按照区域选取需要进行施工编码的铝模板零件，区域序号从1开始，序号无重复且与区域一一对应；

步骤4：对区域内的铝模板零件进行编号，模板序号从1开始，再根据户型信息、部位类型、部位编号和模版编号，编制模板主编码，每一个编码对应一个模板零件，模板的编码包括主编码和连接编码，主编码与模板一一对应；

步骤5：在建筑三维模型中，铝模板使用坐标系与X、Y、Z轴正交，形状为立方体，通过在三维空间内建立一个内含铝模板零件的正交X、Y、Z轴坐标的最小立方体来表示铝模板零件；

步骤6：利用步骤5所得立方体X、Y、Z轴上最大点和最小点两个顶点，计算零件相邻关系，获取铝模板的相邻零件；

步骤7：重复步骤6，获取六个方向上的相邻模板，如果有多个就计算接触面积最大的相邻零件；

步骤8：根据六个方位的连接编码和铝模板主编码，编制施工编码，模板编码包括主编码和连接编码，主编码与模板一一对应，连接编码有六个，分别对应六个方向上相邻模板的主编码；

步骤9：重复步骤6、7、8，直到对所有的铝模板零件都完成施工编码的编制；

步骤10：导出施工编码BOM表进行检查，修改。

2.如权利要求1所述的一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，其特征在于，所述步骤6包括以下子步骤：

(1)获取目标铝模板的最小点P1(x₁,y₁,z₁)、最大点P2(x₂,y₂,z₂)，以及待比较铝模板的最小点T1(x₃,y₃,z₃)、最大点T2(x₄,y₄,z₄)，通过本步骤判断两个模板是否相邻，待比较铝模板为与目标铝模板同一区域内的其它铝模板；

(2)首先判断X坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：x₃≥x₁且x₃≤x₂、x₄≥x₁且x₄≤x₂、x₃≤x₁且x₄≥x₂；

(3)然后判断Y坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：y₃≥y₁且y₃≤y₂、y₄≥y₁且y₄≤y₂、x₃≤y₁且y₄≥y₂；

(4)最后判断Z坐标上是否接触，有以下三种情况吻合：z₃≥z₁且z₃≤z₂、z₄≥z₁且z₄≤z₂、z₃≤z₁且z₄≥z₂；

(5)如果两个立方体符合(2)-(4)中的条件，则可以判断其代表的铝模板相邻，接下来判断相邻方向并计算接触面积；

(6)如果x₂＝x₃，则X正方向上接触，即右方向相邻；如果x₁＝x₄，则X负方向上接触，即左方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积；

(7)如果y₂＝y₃，则Y正方向上接触，即后方向相邻；如果y₁＝y₄，则Y负方向上接触，即前方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积；

(8)如果z₂＝z₃，则Z正方向上接触，即上方向相邻；如果z₁＝z₄，则Z负方向上接触，即下方向相邻，根据两矩形重叠部分计算相应的接触面积。

3.如权利要求1或2所述的一种基于三维数字模型的建筑铝模板施工编码设计方法，其特征在于：所述步骤4-10中的编码过程根据设计的约束条件进行程序编辑，由计算机完成施工编码过程。

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