CN109190234B - 砖块逆向建模辅助耐材管理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，基于逆向建模技术，首先将砖块按使用部位依次形成实景模型；再将网格面密集的实景模型输出为obj格式导入到3ds Max中，将模型进行剖切，剖面生成为二维图形，即模型重建的三视图；通过三视图创建砖块族文件，并加载到项目中进行组合，完成焦炉砌体各部分模型的搭建，将焦炉砌体按日计划，人定岗、砖定位、定位配板、定点砌筑的方式进行配板施工。本发明方法采用逆向建模技术，能够精确还原焦炉异形砖块的几何尺寸，为砖块建模提供依据；将网格面密集的实景模型在3ds Max中快速剖切，提取模型三视图，再将三视图导入到CAD中，通过软件工具绘制成砖块实体模型，利于模型面的简化。

Description

砖块逆向建模辅助耐材管理的方法

技术领域

本发明涉及炉窑施工技术领域，具体涉及一种砖块逆向建模辅助耐材管理的方法。

背景技术

焦炉砌体结构复杂，砖型种类多样，以焦炉燃烧室为例，单层墙体砖型通常有几十种之多，其墙宽从推焦机一侧往出焦一侧逐渐变小，墙体内部由多个隔墙分隔成若干个立火道，隔墙宽度为每三道隔墙减少几毫米的方式递减。由于递减量细微，砌筑师傅常常用错砖型，造成灰缝不均匀，甚至造成大量的返工。为了解决这一技术难题，申请号：201610351262.1公开了一种焦炉耐材配板施工方法，基于BIM(Building InformationModeling，建筑信息化模型，以下简称BIM)技术，首先创建焦炉砖块族文件，并加载到项目中进行组合，完成焦炉砌体各部分模型的搭建，将焦炉砌体按日计划、人定岗、砖定位、定位配板、定点砌筑的方式进行配板施工。这种方式需通过设计单位提供的砖型三视图进行参考绘制砖块模型，而针对部分没有砖型图的项目，砖块模型无法进行绘制。此外，关于非砖块模型化管理技术的论文《焦炉施工耐火材料信息化管理技术》公开了一种焦炉耐火材料智能化管理系统，主要反映耐火材料库的平面布置划分，技术特点、关键技术是绘制耐火材料摆放的平面及空间位置图，模拟显示耐火材料的库房摆放，属于二维平面管理和人工数据录入相结合的管理方式，按到库时间和砖型分类进行管理，无法实现砌筑过程中，砖块种类、数量和砌筑顺序相关联，从工序上来看只能在材料出入库阶段使用。

随着逆向建模技术(就是根据已有的实体模型，扫描其数据(一般为点云)，然后在3D环境中重新生成其数字模型)的发展，可以将现有砖块通过三维激光扫描技术或者倾斜摄影测量技术进行建模，但是这种模型表面具有丰富的纹理，网格面密集，将这样砖块模型进行整合，会导致电脑运算缓慢，甚至崩溃。鉴于此，亟需发明一种将逆向建模技术生成的模型进行简化，能直接用于耐材管理的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，它采用逆向建模技术，精确还原焦炉异形砖块的几何尺寸，为砖块建模提供依据，通过提取模型三视图绘制简化模型，进一步转化成焦炉三维信息模型，并建立砖块明细表，利用明细表与模型的关联性，在配板施工时快速确定砖型，依照配板流程在砖库中完成配板工作，避免了炉上配板给砌筑造成的不便，实现定岗、定位、精确配板。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，该方法包括以下步骤：

S1、砖块逆向建模：将定位平台固定安装于电动展示台上，在所述定位平台上表面布置X轴标尺和Y轴标尺，并将单个砖块放置于定位平台指定的位置；用三脚架固定好照相机，并设置好间隔拍照与电动展示台的关联；利用电动展示台带动砖块旋转进行间隔拍照，并将照片回传至电脑端，将照片导入具有空中三角测量计算的软件中进行计算，获取砖块实景模型；

S2、简化模型：将步骤S1中获取的砖块实景模型输出为obj格式导入到3ds Max中，将模型分别沿X、Y、Z轴进行剖切，剖面生成为二维图形，即模型重建的三视图，将三视图导入到CAD中，通过软件工具绘制成砖块实体模型；

S3、转化成基于BIM技术的三维信息模型：将CAD砖块实体模型导入到BIM软件中转化成焦炉三维信息模型，并建立砖块明细表，利用明细表与模型的关联性，在配板施工时快速确定砖型，依照配板流程在砖库中完成配板工作。

上述方案中，步骤S1中，所述定位平台上的X、Y轴的交点处设有L形插槽，所述L形插槽内安装有L形原点定位块，将砖块的工作面棱角与所述L形原点定位块对齐后，拿走L形原点定位块，即可进行影像采集。

上述方案中，X轴标尺和Y轴标尺上分别设有刻度，在空中三角测量计算的软件中根据X轴标尺或Y轴标尺的长度设置比例约束。

上述方案中，所述定位平台的一侧竖直安装有Z轴标尺，所述Z轴标尺与定位平台垂直，在空中三角测量计算的软件中根据Z轴标尺轴线设置坐标轴约束。

上述方案中，步骤S2中，对砖块进行剖切时，截面工具生成的平面放置位置选取在异形砖块尺寸变化的交点上，或者均分异形砖块的长宽高，截面工具生成的平面与模型相交处出现剖面线。

上述方案中，步骤S3具体包括以下分步：

1)通过步骤S1-S2得到各种不同砖型的CAD砖块实体模型；

2)将CAD砖块实体模型导入到BIM软件中，分别定义砖型、砖层、体积并设置相应材质，利用砖块体积和容量统计出所有砖块重量，利用砖层信息以及砖块明细表，确定砖型到库的时间以及砖型分类堆放的位置；

3)通过增加注释参数，将墙体一天的砌筑量，分为多个集合，分别对应砖板一至砖板n，在配板时，根据砌筑部位精确配备砖型数量。

本发明的有益效果在于：

1、本发明方法采用逆向建模技术，能够精确还原焦炉异形砖块的几何尺寸，为砖块建模提供依据；将网格面密集的实景模型在3ds Max中快速剖切，提取模型三视图，再将三视图导入到CAD中，通过软件工具绘制成砖块实体模型，利于模型面的简化；将简化模型导入到BIM软件中转化成焦炉三维信息模型，并建立砖块明细表，利用明细表与模型的关联性，在配板施工时快速确定砖型，依照配板流程在砖库中完成配板工作，避免了炉上配板给砌筑造成的不便，实现定岗、定位、精确配板。

2、X、Y轴上分别设有刻度，以便在空中三角测量计算的软件中设置比例约束；定位平台的一侧安装Z轴标尺，以便在空中三角测量计算的软件中设置坐标轴约束；通过设置，将无坐标点信息的影像素材与真实尺寸关联，通过空中三角测量计算的软件运算可以得到几何尺寸精确的砖块模型。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明方法步骤S1实施用的装置结构示意图；

图2是本发明方法步骤S1影像采集示意图；

图3是本发明方法步骤S2中对砖块模型X轴向剖切示意图；

图4是本发明方法步骤S2中对砖块模型Y轴向剖切示意图；

图5是本发明方法步骤S2中对砖块模型Z轴向剖切示意图；

图6是本发明方法步骤S3中的配板示意图。

图中：10、电动展示台；20、定位平台；21、X轴标尺；22、Y轴标尺；23、Z轴标尺；24、L形插槽；25、L形原点定位块；30、照相机；40、砖块。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-6所示，本发明提出的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，该方法基于逆向建模技术，首先将砖块按使用部位依次形成实景模型，再将网格面密集的实景模型输出为obj格式导入到3ds Max中，将模型进行剖切，剖面生成为二维图形，即模型重建的三视图。通过三视图创建砖块族文件，并加载到项目中进行组合，完成焦炉砌体各部分模型的搭建，将焦炉砌体按日计划，人定岗、砖定位、定位配板、定点砌筑的方式进行配板施工。使用部位是指焦炉砌体的结构部位，比如焦炉燃烧室某一层砌体，处在同一标高，砖的种类达二十种之多，将这二十种砖块逐一进行实景建模，最后转化成简体模型，才能在BIM软件中组装成这个部位的一层砌体。本发明方法具体包括以下步骤：

S1、砖块逆向建模：在电动展示台10的定位平台20上布置X轴标尺21、Y轴标尺22，X、Y轴的交点处设有L形插槽24，以便安装L形原点定位块25，快速确定砖块40放置的位置；用三脚架固定好照相机30，并设置好间隔拍照与电动展示台10的关联；将砖块40的工作面棱角与L形原点定位块25对齐后，拿走L形原点定位块25，即可进行影像采集；利用电动展示台10带动砖块40旋转进行间隔拍照，照片重叠率达到65％左右，并通过WiFi将照片回传至电脑端，将照片导入具有空中三角测量计算的软件(Bentley Context Capture Center)中进行计算，获取砖块40实景模型。

Bentley Context Capture Center的工程以树状结构组织，工作流的每一步骤对应一个不同类型的项：

1、工程：一个工程管理着所有与它对应场景相关的处理数据。工程包含一个或多个区块作为子项。

2、区块：一个区块管理着一系列用于一个或者多个三维重建的输入图像与其属性信息，这些属性信息包括传感器尺寸、焦距、主点、透镜畸变以及位置与旋转等姿态信息。

3、重建：一个重建管理用于启动一个或多个场景制作的三维重建框架(包括空间参考系统、兴趣区域、处理过程设置)。这些制作的场景为重建的子项存在于树状结构中。

4、生产：一个生产管理三维模型的生成，还包括错误反馈、进度报告、模型导入等功能。

操作时先新建工程，在区块层级中导入影像，在多幅影像、相同特征点部位增加控制点，进一步限定定位约束(定位约束是基于控制点的方向/比例)，本实施例依靠X、Y、Z轴限定比例约束和方向约束，通过提交空中三角测量运算后，再新建重建项目限定输出格式为obj三维模型，最后进行模型生产阶段。

Bentley Context Capture Center是专业航测软件，一般采用的影像素材都带坐标信息，而普通单反相机拍出的照片不带坐标信息，因此需要借助定位约束还原实物的测量精度。本实施例中，X轴标尺21和Y轴标尺22上分别设有刻度，以便在空中三角测量计算的软件中设置比例约束。例如，由于拍出来的照片只有像素而无具体尺寸，如果限定X轴上的两点之间的距离为100毫米，软件会记录该特征，生成的实景模型就是按该比例缩放。在定位平台20的一侧垂直安装Z轴标尺23，以便在空中三角测量计算的软件中设置坐标轴约束。例如，由于拍照的时候，照相机30与砖块40存在一定角度，若在Z轴的底部和顶部给出两个点，限定为垂直的Z轴，则生成出来的实景模型即为坐标正确的模型。

S2、简化模型：由于步骤S1中获得的砖块40实景模型表面具有丰富的纹理，网格面密集，而焦炉耐材管理时一道墙包括上万块砖，若直接采用实景模型会导致电脑运算缓慢，甚至崩溃，因此需要对实景模型进行简化，具体方法如下：

将步骤S1中获取的砖块40实景模型输出为obj格式导入到3ds Max中，使用二维线中的截面工具将模型的剖面生成为二维图形，利用此工具可以将模型平均分段，并获得相应的剖面。将模型分别沿X、Y、Z轴进行剖切，如图3-5所示，剖面生成为二维图形，即模型重建的三视图；将三视图导入到CAD中，通过软件工具绘制成砖块40实体模型。

对砖块40进行剖切时，截面工具生成的平面放置位置选取在异形砖块尺寸变化的交点上，或者均分异形砖块的长宽高，截面工具生成的平面与模型相交处出现剖面线。选中需要切分的物体，设置好轴向，输入指定的分段数，就能获取横截面了，导入到CAD中对二维图形进行拉伸、放样等操作即可完成砖块实体模型的绘制。

S3、转化成基于BIM技术的三维信息模型，具体包括以下分步：

1)通过步骤S1-S2得到各种不同砖型的CAD砖块40实体模型；

2)将CAD砖块40实体模型导入到BIM软件中，分别定义砖型(型号)、砖层(标高)、体积并设置相应材质，利用砖块40体积和容量统计出所有砖块40重量，利用砖层信息以及砖块40明细表，确定砖型到库的时间以及砖型分类堆放的位置；

3)通过增加注释参数，将墙体一天的砌筑量，分为多个集合，分别对应砖板一至砖板n，在配板时，根据砌筑部位精确配备砖型数量。

本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。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、砖块逆向建模：将定位平台固定安装于电动展示台上，在所述定位平台上表面布置X轴标尺和Y轴标尺，并将单个砖块放置于定位平台指定的位置；用三脚架固定好照相机，并设置好间隔拍照与电动展示台的关联；利用电动展示台带动砖块旋转进行间隔拍照，并将照片回传至电脑端，将照片导入具有空中三角测量计算的软件中进行计算，获取砖块实景模型；

S2、简化模型：将步骤S1中获取的砖块实景模型输出为obj格式导入到3ds Max中，将模型分别沿X、Y、Z轴进行剖切，剖面生成为二维图形，即模型重建的三视图，将三视图导入到CAD中，通过软件工具绘制成砖块实体模型；

S3、转化成基于BIM技术的三维信息模型：将CAD砖块实体模型导入到BIM软件中转化成焦炉三维信息模型，并建立砖块明细表，利用明细表与模型的关联性，在配板施工时快速确定砖型，依照配板流程在砖库中完成配板工作。

2.根据权利要求1所述的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，步骤S1中，所述定位平台上的X、Y轴的交点处设有L形插槽，所述L形插槽内安装有L形原点定位块，将砖块的工作面棱角与所述L形原点定位块对齐后，拿走L形原点定位块，即可进行影像采集。

3.根据权利要求1所述的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，X轴标尺和Y轴标尺上分别设有刻度，在空中三角测量计算的软件中根据X轴标尺或Y轴标尺的长度设置比例约束。

4.根据权利要求1所述的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，所述定位平台的一侧竖直安装有Z轴标尺，所述Z轴标尺与定位平台垂直，在空中三角测量计算的软件中根据Z轴标尺轴线设置坐标轴约束。

5.根据权利要求1所述的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，步骤S2中，对砖块进行剖切时，截面工具生成的平面放置位置选取在异形砖块尺寸变化的交点上，或者均分异形砖块的长宽高，截面工具生成的平面与模型相交处出现剖面线。

6.根据权利要求1所述的砖块逆向建模辅助耐材管理的方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下分步：

1)通过步骤S1-S2得到各种不同砖型的CAD砖块实体模型；

2)将CAD砖块实体模型导入到BIM软件中，分别定义砖型、砖层、体积并设置相应材质，利用砖块体积和容量统计出所有砖块重量，利用砖层信息以及砖块明细表，确定砖型到库的时间以及砖型分类堆放的位置；

3)通过增加注释参数，将墙体一天的砌筑量，分为多个集合，分别对应砖板一至砖板n，在配板时，根据砌筑部位精确配备砖型数量。

Images