CN109110644B - 一种基于bim的钢桁架杆件的精准定位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统，该系统包括精准定位单元、建模单元、数据采集及分析单元和用户端；精准定位单元包括已安装钢桁架杆件上的激光定位传感器和待吊装钢桁架杆件上的距离监测点；激光定位传感器用于测量已安装钢桁架杆件与所述待吊装钢桁架杆件上距离监测点的距离；待吊装钢桁架杆件上的距离监测点共设置四个，分别设于待吊装杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；本系统解决了技术人员对钢桁架杆件在安装前不能实时了解其姿态参数的问题。
Description
技术领域
本发明涉及钢桁架杆件安装技术领域，尤其涉及一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统。
背景技术
现有钢桁架桥的杆件大都为空间结构，在杆件对接前往往需要对杆件的仰角、内倾角、转角等姿态进行调整，这就需要在杆件安装过程中实时了解其空间位置。
现有的钢桁架杆件在安装过程中，往往是通过布置在施工现场的监控设备或者现场施工人员的目测来实时了解杆件的空间位置情况，这种方法精度较差、施工效率低。
(CN 201686410 U)缆索起重机吊运过程无线视频监控装置；该发明提供了一种缆索起重机吊运过程无线视频监控装置，涉及一种视频监控装置，视频拍摄发送系统安装在缆索起重机的小车上，缆索起重机吊运时小车移动，视频拍摄发送系统随缆索起重机小车同时移动，视频拍摄发送系统的电源为可更换的电池电源，电源给摄像头、视频信号发射机、指令接收机、云台提供动力；按照指令接收机的控制指令，摄像头对向需观察的部位进行施工现场情况视频信号采集，同时摄像头向视频信号发射机传送视频信号，视频信号发射机将接收的视频信号用无线电波发送给视频接收显示系统。该发明不能对吊装杆件无死角监控，只能大概了解杆件的空间位置，不能精确了解杆件仰角、内倾角等具体参数值。
(CN 105819339 B)一种大型吊装作业虚拟指挥舱及其工作方法；该发明中包含一精准定位系统，该系统通过应用激光测距单元测量吊装物与工作井四周距离，用激光测距单元测量吊装物与井底距离，将测量数据通过无线收发单元进行实时传输，并汇聚至客户端，实现吊装物上述测量参数的实时显示，防止吊装物发生碰撞。该发明只是测量的吊装物与周围物体的距离，杆件的空间姿态参数依然不能实时了解。
发明内容
本发明公开了一种钢桁架杆件的精准定位系统，解决了技术人员对钢桁架杆件在安装前不能实时了解其姿态参数的问题。
1)待吊装杆件上的四个距离监测点设置在杆件重心在杆件四个外表面的投影点上。
2)三个激光定位传感器设置在不共线的三个点上，至少有一个传感器可同时监测到两个距离监测点。
本发明公开了一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统，该系统包括精准定位单元、建模单元、数据采集及分析单元和用户端；
所述精准定位单元包括已安装钢桁架杆件上的激光定位传感器和待吊装钢桁架杆件上的距离监测点；所述激光定位传感器用于测量已安装钢桁架杆件与所述待吊装钢桁架杆件上距离监测点的距离；所述待吊装钢桁架杆件上的距离监测点共设置四个，分别设于待吊装杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；所述激光定位传感器共设置三个，三个激光定位传感器布置在已安装钢桁架杆件不共面的三个点上；所述每个激光定位传感器当待吊杆件在任意位置时，至少有一个能同时监测到待吊装钢桁架杆件上的两个距离监测点。
所述建模单元用于对施工现场进行BIM建模，建模精度严格按照设计图纸进行，并对钢桁架杆件设置材质属性；同时添加或提取BIM模型中杆件的尺寸、重心等参数。
所述数据采集及分析单元用于采集激光定位传感器所测得的距离参数，以及BIM模型中杆件的尺寸、重心等参数，并根据这些参数分析计算出待吊装杆件的姿态参数值。
所述用户端用于实时显示BIM三维模型及待吊装杆件的实时位置及姿态参数信息。
施工现场布置距离传感器及距离监测点，操作室为电脑端的数据处理装置，用户端为技术人员的智能手机或平板电脑等；所述距离传感器用于测量其与距离监测点的距离，并连接至操作室内的电脑端，电脑端采集BIM模型中的杆件参数信息及传感器传输的距离信息，分析计算出吊装杆件的实时姿态参数，用户端实时显示BIM模型及吊装杆件的位置信息。
本系统的使用流程如下：
第一步，对施工现场进行BIM建模，添加或提取钢桁架杆件的尺寸及重心参数；
第二步，将钢桁架杆件的尺寸及重心参数传输给数据采集及分析单元；
第三步，在已安装杆件上布置激光定位传感器，所述激光定位传感器共设置三个，布置在已安装杆件不共面的三个点上；
第四步，测量人员测的每个激光定位传感器的坐标值，并传输给数据采集及分析单元；
第五步，在待吊装杆件上布置距离监测点，所述距离监测点共设置四个，分别设于待吊装杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；
第六步，启动激光定位传感器，采集传感器与距离监测点的距离参数；
第七步，传感器与距离监测点的距离参数通过无线传输给数据采集及分析单元，数据采集及分析单元根据从BIM模型中采集到的杆件尺寸及重心位置参数、传感器的坐标参数，推算出待吊杆件的空间位置坐标及姿态参数；
第八步，BIM模型及杆件空间位置及姿态参数实时显示在用户端。
由于至少一个传感器可随时探测到至少两个距离监测点，故所有传感器至少能采集到至少四个距离参数。
根据BIM模型中距离监测点的位置关系、传感器坐标值、以及采集到的距离参数，分析计算出距离监测点的坐标。
由于所述待吊装杆件上的四个距离监测点在同一平面上，故已知三个点的坐标即可得知杆件重心位置的坐标值及杆件轴线的位置，杆件轴线垂直监测点所在平面，进而求得杆件仰角、内倾角及和转角的姿态参数。
与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。
1、本发明与现有技术相比，可以实时了解待吊装杆件的具体位置参数及姿态参数；
2、本发明与现有技术相比，提高了钢桁架杆件的安装效率；
3、本发明与现有技术相比，提高了施工的安全性。
附图说明
图1是本系统的方法实施流程图。
图2是本系统的布置结构图。
具体实施方式
以下结合附图1-2和具体实施方法对本发明进行进一步详细说明。
一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统，该系统包括精准定位单元、建模单元、数据采集及分析单元和用户端；
所述精准定位单元包括已安装钢桁架杆件上的激光定位传感器和待吊装钢桁架杆件上的距离监测点；所述激光定位传感器用于测量已安装钢桁架杆件与所述待吊装钢桁架杆件上距离监测点的距离；所述待吊装钢桁架杆件上的距离监测点共设置四个，分别设于待吊装杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；所述激光定位传感器共设置三个，三个激光定位传感器布置在已安装钢桁架杆件不共面的三个点上；所述每个激光定位传感器当待吊杆件在任意位置时，至少有一个能同时监测到待吊装钢桁架杆件上的两个距离监测点。
所述建模单元用于对施工现场进行BIM建模，建模精度严格按照设计图纸进行，并对钢桁架杆件设置材质属性；同时添加或提取BIM模型中杆件的尺寸、重心等参数。
所述数据采集及分析单元用于采集激光定位传感器所测得的距离参数，以及BIM模型中杆件的尺寸、重心等参数，并根据这些参数分析计算出待吊装杆件的姿态参数值。
所述用户端用于实时显示BIM三维模型及待吊装杆件的实时位置及姿态参数信息。
施工现场布置距离传感器及距离监测点，操作室为电脑端的数据处理装置，用户端为技术人员的智能手机或平板电脑等；所述距离传感器用于测量其与距离监测点的距离，并连接至操作室内的电脑端，电脑端采集BIM模型中的杆件参数信息及传感器传输的距离信息，分析计算出吊装杆件的实时姿态参数，用户端实时显示BIM模型及吊装杆件的位置信息。
本系统的使用流程如下：
第一步，对施工现场进行BIM建模，添加或提取钢桁架杆件的尺寸及重心参数；
第二步，将钢桁架杆件的尺寸及重心参数传输给数据采集及分析单元；
第三步，在已安装杆件上布置激光定位传感器，所述激光定位传感器共设置三个，布置在已安装杆件不共面的三个点上；
第四步，测量人员测的每个激光定位传感器的坐标值，并传输给数据采集及分析单元；
第五步，在待吊装杆件上布置距离监测点，所述距离监测点共设置四个，分别设于待吊装杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；
第六步，启动激光定位传感器，采集传感器与距离监测点的距离参数；
第七步，传感器与距离监测点的距离参数通过无线传输给数据采集及分析单元，数据采集及分析单元根据从BIM模型中采集到的杆件尺寸及重心位置参数、传感器的坐标参数，推算出待吊杆件的空间位置坐标及姿态参数；
第八步，BIM模型及杆件空间位置及姿态参数实时显示在用户端。
由于至少一个传感器可随时探测到至少两个距离监测点，故所有传感器至少能采集到至少四个距离参数。
根据BIM模型中距离监测点的位置关系、传感器坐标值、以及采集到的距离参数，分析计算出距离监测点的坐标。
由于所述待吊装杆件上的四个距离监测点在同一平面上，故已知三个点的坐标即可得知杆件重心位置的坐标值及杆件轴线的位置，杆件轴线垂直监测点所在平面，进而求得杆件仰角、内倾角及和转角的姿态参数。
与现有技术相比较，本发明具有如下技术效果。
1、本发明与现有技术相比，可以实时了解待吊装杆件的具体位置参数及姿态参数；
2、本发明与现有技术相比，提高了钢桁架杆件的安装效率；
3、本发明与现有技术相比，提高了施工的安全性。
需要特别说明的是，本发明方法利用BIM技术，将钢桁架杆件进行精准定位，是发明人付出创造性劳动得到的。
Claims (3)
1.一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统，其特征在于：该系统包括精准定位单元、建模单元、数据采集及分析单元和用户端；
所述精准定位单元包括已安装钢桁架杆件上的激光定位传感器和待吊装钢桁架杆件上的距离监测点；所述激光定位传感器用于测量已安装钢桁架杆件与所述待吊装钢桁架杆件上距离监测点的距离；所述待吊装钢桁架杆件上的距离监测点共设置四个，分别设于待吊装钢桁架杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；所述激光定位传感器共设置三个，三个激光定位传感器布置在已安装钢桁架杆件不共面的三个点上；所述每个激光定位传感器当待吊装钢桁架杆件在任意位置时，至少有一个能同时监测到待吊装钢桁架杆件上的两个距离监测点；
所述建模单元用于对施工现场进行BIM建模，建模精度严格按照设计图纸进行，并对钢桁架杆件设置材质属性；同时添加或提取BIM模型中钢桁架杆件的尺寸、重心参数；
所述数据采集及分析单元用于采集激光定位传感器所测得的距离参数，以及BIM模型中钢桁架杆件的尺寸、重心参数，并根据这些参数分析计算出待吊装钢桁架杆件的姿态参数值；
所述用户端用于实时显示BIM三维模型及待吊装钢桁架杆件的实时位置及姿态参数信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位系统，其特征在于：施工现场布置距离传感器及距离监测点，操作室为电脑端的数据处理装置，用户端为技术人员的智能手机或平板电脑；所述距离传感器用于测量其与距离监测点的距离，并连接至操作室内的电脑端，电脑端采集BIM模型中的杆件参数信息及传感器传输的距离信息，分析计算出待吊装钢桁架杆件的实时姿态参数，用户端实时显示BIM模型及待吊装钢桁架杆件的位置信息。
3.利用权利要求1所述系统的一种基于BIM的钢桁架杆件的精准定位方法，其特征在于：本方法的流程如下，
第一步，对施工现场进行BIM建模，添加或提取钢桁架杆件的尺寸及重心参数；
第二步，将待吊装钢桁架杆件的尺寸及重心参数传输给数据采集及分析单元；
第三步，在已安装钢桁架杆件上布置激光定位传感器，所述激光定位传感器共设置三个，布置在已安装钢桁架杆件不共面的三个点上；
第四步，测量人员测的每个激光定位传感器的坐标值，并传输给数据采集及分析单元；
第五步，在待吊装钢桁架杆件上布置距离监测点，所述距离监测点共设置四个，分别设于待吊装钢桁架杆件重心在杆件四个外表面的投影点上；
第六步，启动激光定位传感器，采集激光定位传感器与距离监测点的距离参数；
第七步，激光定位传感器与距离监测点的距离参数通过无线传输给数据采集及分析单元，数据采集及分析单元根据从BIM模型中采集到的待吊装钢桁架杆件尺寸及重心位置参数、传感器的坐标参数，推算出待吊装钢桁架杆件的空间位置坐标及姿态参数；
第八步，BIM模型及待吊装钢桁架杆件空间位置及姿态参数实时显示在用户端；
由于至少一个传感器可随时探测到至少两个距离监测点，故所有传感器至少能采集到至少四个距离参数；
根据BIM模型中距离监测点的位置关系、传感器坐标值、以及采集到的距离参数，分析计算出距离监测点的坐标；
由于所述待吊装钢桁架杆件上的四个距离监测点在同一平面上，故已知三个点的坐标即可得知待吊装钢桁架杆件重心位置的坐标值及待吊装钢桁架杆件轴线的位置，待吊装钢桁架杆件轴线垂直监测点所在平面，进而求得待吊装钢桁架杆件仰角、内倾角及和转角的姿态参数。
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| CN201810807629.5A Active CN109110644B (zh) | 2018-07-21 | 2018-07-21 | 一种基于bim的钢桁架杆件的精准定位系统 |
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