CN109594773A - 自动化施工系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动化施工系统及施工方法，所述自动化施工系统包括3D扫描系统、墙体骨架安装系统、浇筑系统及控制系统，所述3D扫描系统用于对工作楼层的工况进行3D扫描并生成3D扫描结果，所述墙体骨架安装系统用于依据所述3D扫描结果安装墙体骨架，所述浇筑系统用于向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体；其中，所述控制系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块，所述第一控制模块用于控制所述3D扫描系统工作，所述第二控制模块用于控制所述墙体骨架安装系统工作，所述第三控制模块用于控制所述浇筑系统工作。实现了智能化控制3D扫描系统、墙体骨架安装系统及浇筑系统，如此减少了人力且也提高了工作效率。

Description

自动化施工系统及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及一种自动化施工系统及施工方法。

背景技术

建筑物是人们为了满足社会生活需要，利用所掌握的物质技术手段，并运用一定的科学规律、风水理念和美学法则创造的人工环境。狭义的建筑物是指房屋，不包括构筑物。

建筑物一般包括基础、柱、梁、电梯、屋顶、楼板、墙体及地面。基础是建筑物地面以下的承重构件，它支撑着其上部建筑物的全部荷载，并将这些荷载及基础自重传给下面的地基。柱是建筑物中直立的起支持作用的构件，它承担、传递梁和板两种构件传来的荷载。梁是跨过空间的横向构件，主要起结构水平支撑作用，承担其上的板传来的载荷，再传到支撑它的柱或墙体上。屋顶是建筑物顶部起到覆盖作用的维护构件。墙体主要起到承重作用、维护作用、分割作用及装饰作用。

建筑物在搭建好框架后，即屋顶装配于柱和梁搭建好的架子上并安装好楼板后，在柱与柱之间及柱与梁之间填充需要墙体，而后进行精装修。但是在填充墙体时，墙体的钢筋网架、混凝土的浇筑及后期的上涂料均是通过人工操作设备完成，从而需要大量的人力，且工作效率较低。

发明内容

基于此，有必要针对传统填充墙体需要大量人力且工作效率低问题，提供一种可减少所需人力及提高工作效率等的自动化施工系统及施工方法。

一种自动化施工系统，所述自动化施工系统包括3D扫描系统、墙体骨架安装系统、浇筑系统及控制系统，所述3D扫描系统用于对工作楼层的工况进行3D扫描并生成3D扫描结果，所述墙体骨架安装系统用于依据所述3D扫描结果安装墙体骨架，所述浇筑系统用于向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体；

其中，所述控制系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块，所述第一控制模块用于控制所述3D扫描系统工作，所述第二控制模块用于控制所述墙体骨架安装系统工作，所述第三控制模块用于控制所述浇筑系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括清理系统，所述清理系统用于对所述工作楼层的施工部位进行清理；

其中，所述控制系统包括第三控制模块，所述第三控制模块用于控制所述清理系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括物料转运系统，所述物料转运系统用于将物料从地面转运至所述工作楼层的施工部位；

其中，所述控制系统还包括第四控制模块，所述第四控制模块用于控制所述物料转运系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括水平垂直轨道系统，所述水平垂直轨道系统用于将处于所述工作楼层的物料传输于目标位置；

其中，所述控制系统还包括第五控制模块，所述第五控制模块用于控制所述水平垂直轨道系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括喷涂抛光系统，所述喷涂抛光系统用于对所述工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理；

其中，所述控制系统还包括第六控制模块，所述第六控制模块用于控制所述喷涂抛光系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括3D彩绘系统，所述3D彩绘系统用于对所述墙体进行彩绘处理；

其中，所述控制系统还包括第七控制模块，所述第七控制模块用于控制所述3D彩绘系统工作。

在其中一个实施例中，所述自动化施工系统还包括激光定位系统，所述激光定位系统用于对所述工作楼层的各施工部位进行定位；

其中，所述控制系统还包括第八控制模块，所述第八控制模块用于控制所述激光定位系统工作。

一种施工方法，包括步骤：

控制3D扫描系统对工作楼层进行3D扫描，并生成3D扫描结果；

控制墙体骨架安装系统并依照所述3D扫描结果安装墙体骨架；

控制浇筑系统向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体。

在其中一个实施例中，在所述步骤控制3D扫描系统对工作楼层进行3D扫描，并生成3D扫描结果与所述步骤控制墙体骨架安装系统并依照所述3D扫描结果安装墙体骨架之间，还包括步骤：

控制清理系统对所述工作楼层的施工部位进行清理。

在其中一个实施例中，在所述步骤控制浇筑系统向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体之后，还包括步骤：

控制喷涂抛光系统对所述工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理。

上述自动化施工系统及施工方法，控制系统的第一控制模块控制3D扫描系统工作，控制系统的第二控制模块控制墙体骨架安装系统工作，控制系统的第三控制模块控制浇筑系统工作即可，避免了在3D扫描、墙体骨架安装及浇筑时均采用人工操作设备，如此实现了智能化控制3D扫描系统、墙体骨架安装系统及浇筑系统，减少了人力且也提高了工作效率，且也保证了建筑工程质量及施工安全。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的自动化施工系统的结构图；

图2为本发明一实施例提供的施工方式的流程图。

自动化施工系统100 3D扫描系统10 墙体骨架安装系统20 浇筑系统30控制系统40 第一控制模块41 第二控制模块42 第三控制模块43 第四控制模块44 第五控制模块45第六控制模块46 第七控制模块47 第八控制模块48 第九控制模块49 清理系统50 物料转运系统60 水平垂直轨道系统70 喷涂抛光系统80 3D彩绘系统90 激光定位系统101

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1，本发明一实施例提供一种自动化施工系统100，该自动化施工系统100包括3D扫描系统10、墙体骨架安装系统20、浇筑系统30及控制系统40，3D扫描系统10、墙体骨架安装系统20及浇筑系统30均与控制系统40电连接，3D扫描系统10用于对工作楼层的工况进行3D扫描并生成3D扫描结果，墙体骨架安装系统20用于依据3D扫描结果安装墙体骨架，浇筑系统30用于向墙体骨架内浇筑混凝土以与墙体骨架形成墙体。

具体地，控制系统40包括第一控制模块41、第二控制模块42及第三控制模块43，第一控制模块41用于控制3D扫描系统10扫描工作楼层的工况，第二控制模块42用于控制墙体骨架安装系统20依据上述3D扫描结果安装墙体骨架，第三控制模块43用于控制浇筑系统30向墙体骨架内浇筑混凝土。

本发明实施例提供的自动化施工系统100，在施工时，控制系统40的第一控制模块41控制3D扫描系统10工作，控制系统40的第二控制模块42控制墙体骨架安装系统20工作，控制系统40的第三控制模块43控制浇筑系统30工作即可，避免了在3D扫描、墙体骨架安装及浇筑时均采用人工操作设备，如此实现了智能化控制3D扫描系统10、墙体骨架安装系统20及浇筑系统30，如此减少了人力且也提高了工作效率，同时也保证了建筑工程质量及施工安全。

在此需要说明的是，上述工作楼层即为正在施工的楼层，且工作楼层具体是第几层在此不作限定，如工作楼层可以为地下二层、地下一层、地上一层、地上二层或者地上三层。

具体地，上述3D扫描系统10扫描的工作楼层的工况包括：工作楼层的工作场景、工作楼层的作业动作及工作楼层的质量等。更具体地，3D扫描系统10包括3D摄像机，第一控制模块41用于控制3D摄像机的工作。

具体地，上述墙体骨架可以选择钢丝网架或者轻钢龙骨架，在此不作限定。

在一个实施例中，墙体骨架安装系统20包括电钻机械臂、焊接机械臂及支撑架等，电钻机械臂及焊接机械臂安装于支撑架上，第二控制模块42控制电钻机械臂及焊接机械臂的工作。

具体地，电钻机械臂用于在搭建好的建筑物框架上钻连接孔以使墙体骨架与建筑物框架伸入上述连接孔内，从而在后续浇筑混凝土后，保证所形成的墙体与建筑物框架之间形成一体，保证墙体与建筑物框架之间的连接牢固性。

更具体地，焊接机械臂用于焊接钢筋以形成上述钢丝网架或者轻钢龙骨架，以保证形成的钢丝网架或者轻钢龙骨架的连接牢固性。

在一个实施例中，上述浇筑系统30除了用于向墙体骨架内浇筑混凝土外，还可以用于工作楼层的各工件面层找平以及工作楼层的缝隙洞眼修复，以及还可以用于墙体或者工作楼层的地面的保温、隔热、防火处理及工件造型处理等。

具体地，浇筑系统30包括上料搅拌机、发泡机、智能输送泵、板式机械手浇筑头及电子计量泵，第三控制模块43用于控制上料搅拌机、发泡机、智能输送泵、板式机械手浇筑头及电子计量泵的工作。

进一步，上述发泡机为无机盐聚合物颗粒发泡机或者水泥发泡机，智能输送泵用于确保精确输送浇筑，板式机械手浇筑头用于确保浇筑完成后面层光洁平整，电子计量泵用于确保浇筑料配比精确。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括清理系统50，清理系统50用于对工作楼层的施工部位进行清理。控制系统40还包括第四控制模块44，第四控制模块44用于控制清洗系统工作。

具体地，清理系统50用于对工作楼层的安装杂物、突出障碍物、梁的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口的开设处理、柱的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口的开设处理，以及用于楼板的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口的开设处理。

清理系统50包括切割器、开槽器、冲孔机、废料收集水袋、吸尘器及清扫器，第四控制模块44用于控制切割器、开槽器、冲孔机、废料收集水袋、吸尘器及清扫器的工作。

上述切割器用于对工作楼层的安装杂物及突出障碍物进行切割处理。开槽器用于对梁的水电设备预埋或安装所需要的槽进行开设，对柱的水电设备预埋或安装所需要的槽进行开设，及对楼板的水电设备预埋或安装所需要的槽进行开设。冲孔机用于对梁的水电设备预埋或安装所需要的洞口进行开设，对柱的水电设备预埋或安装所需要的洞口进行开设，及对楼板的水电设备预埋或安装所需要的洞口进行开设。废料收集水袋用于对废料进行收集。吸尘器用于对工作楼层的灰尘进行清理，清扫器用于对工作楼层的垃圾进行清理。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括物料转运系统60，物料转运系统60用于将物料从地面(该地面与上述提及的工作楼层的地面不同，该地面为人行走的地平面)转运至工作楼层的施工部位。控制系统40还包括第五控制模块45，第五控制模块45用于控制物料转运系统60工作，以实现智能化操作物料转运系统60。

具体地，物料转运系统60包括电动葫芦、钢丝绳、吊具或者夹具等，第五控制模块45用于控制电动葫芦、钢丝绳、吊具或者夹具的工作。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括水平垂直轨道系统70，水平垂直轨道系统70用于将处于工作楼层的物料传输于目标位置。控制系统40还包括第六控制模块46，第六控制模块46用于控制水平垂直轨道工作。

具体地，水平垂直轨道系统70包括伸缩式支撑腿、水平导轨、垂直升降机、红外距离感应器及油缸，第六控制模块46用于控制伸缩式支撑腿、水平导轨、垂直升降机、红外距离感应器及油缸的工作。

油缸为伸缩式支撑腿、水平导轨及垂直升降机提供动力，水平导轨安装于伸缩式支撑腿上，垂直升降机安装于水平导轨上，伸缩式支撑腿可以起到支撑作用且通过伸缩以调节水平导轨的水平度，水平导轨用于物料水平移位，垂直升降机用于物料垂直移位，红外距离感应器用于感应物料距离与工件之间的距离，以便于物料的精确移位。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括喷涂抛光系统80，喷涂抛光系统80用于对工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理。控制系统40还包括第七控制模块47，第七控制模块47用于控制喷涂抛光系统80的工作。

具体地，自动化施工系统100包括气缸、带帽喷枪及抛光机械臂，第七控制模块47用于控制气缸、带帽喷枪及抛光机械臂的工作。

上述气缸用于为带帽喷枪提供动力，喷枪带帽可以消除防护层喷涂时外泄，抛光机械臂用于对施工部位进行抛光处理。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括3D彩绘系统90，3D彩绘系统90用于对墙体进行彩绘处理。控制系统40还包括第八控制模块48，第八控制模块48用于控制3D彩绘系统90的工作。

具体地，3D彩绘系统90包括3D喷绘头、桁架式滑轨、红外传感器、激光定位器及运动控制器等。

在一个实施例中，自动化施工系统100还包括激光定位系统101，激光定位系统101用于对工作楼层的各施工部位进行定位。控制系统40还包括第九控制模块49，第九控制模块49用于控制激光定位系统101的工作。

具体地，激光定位系统101用于对工作楼层的工件的基层整平清理、物件安装及墙体填充等水平度及垂直度进行控制，工件安装位置进行控制，以及其他相关作业的边线、几何尺寸及标高进行控制。激光定位系统101包括激光定位器，第八控制模块48用于控制激光定位器的工作。

上述激光定位系统101辅助3D扫描系统10对工件的位置进行校准及查补遗漏。

在另一些实施例中，自动化施工系统100还包括伺服电机及电瓶。电瓶用于对上述3D扫描系统10、墙体骨架安装系统20、浇筑系统30、清理系统50、物料转运系统60、水平垂直轨道系统70、喷涂抛光系统80、3D彩绘系统90、激光定位系统101及控制系统40进行供电。

参阅图2，本发明一实施例还提供一种施工方法，包括步骤：

S110：控制3D扫描系统10对工作楼层进行3D扫描，并生成3D扫描结果；

S170：控制墙体骨架安装系统20并依照3D扫描结果安装墙体骨架；

S180：控制浇筑系统30向墙体骨架内浇筑混凝土以与墙体骨架形成墙体。

在一个实施例中，在步骤S110与步骤S170之间，还包括步骤：

S130：控制激光定位系统101对工作楼层的各施工部位进行定位。

具体地，通过第九控制模块49控制激光定位系统101对工作楼层的各施工部位位置(边线、几何尺寸及标高)进行定位，然后通过3D扫描系统10进行校准，进行纠正偏差及查补遗漏。

在另一个实施例中，在步骤S130与步骤S170之间，还包括步骤：

S140：控制清理系统50对工作楼层的施工部位进行清理。

具体地，首先通过第四控制模块44控制清理系统50对工作楼层的安装杂物及突出障碍物进行清理；而后通过第四控制模块44控制清理系统50对梁的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设，并通过第四控制模块44控制清理系统50对柱的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设，以及通过第四控制模块44控制清理系统50对楼板的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设；通过第四控制模块44控制清理系统50对废料进行收集并对灰尘及垃圾进行清理。

更具体地，通过第四控制模块44控制切割器对对工作楼层的安装杂物及突出障碍物进行切割处理；通过第四控制模块44控制开槽器对梁的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设，并通过第四控制模块44控制开槽器对柱的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设，以及通过第四控制模块44控制开槽器对楼板的水电设备预埋或安装所需要的槽及洞口进行开设；通过第四控制系统40控制废料收集水袋对废料进行收集；通过第四控制系统40控制吸尘器对工作楼层的灰尘进行清理及清扫器对工作楼层的垃圾进行清理。

在其中一个实施例中，在步骤S140与步骤S170之间，还包括步骤：

S150：对梁、柱及楼板的水电管线及预埋件进行预埋。

具体地，在对梁、柱及楼板的水电管线及预埋件进行预埋的过程中，对其预埋进行核查，查找水电管线及预埋件预埋是否有偏差或者遗漏。

在另一个实施例中，在步骤S150与步骤S170之间，还包括步骤：

S160：控制浇筑设备对工作楼层的各工件面层找平及进行工作楼层的缝隙洞眼封堵。

具体地，在步骤S160中，还可以通过控制浇筑系统30对水电管线设施预埋件槽进行浇筑封堵。

在一个实施例中，在步骤S170中，可以通过控制墙体骨架安装系统20的电钻机械臂及焊接机械臂、物料转运系统60及激光定位系统101协同工作，以将墙体骨架安装牢固。然后将水电管线安装到墙体骨架上，并进行偏差纠正及遗漏查补处理。

进一步，在步骤S180中，在通过浇筑系统30向墙体骨架内浇筑混凝土以与墙体骨架形成墙体的过程中，可以通过控制水平垂直轨道系统70、物料转运系统60、3D扫描系统10及激光定位系统101协同工作，以对墙体骨架进行填充混凝土。

在一个实施例中，在步骤S180之后，还包括步骤：

S190：控制喷涂抛光系统80对工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理。

具体地，控制喷涂抛光系统80对墙体喷涂纳米防护层，以保证防护效果。更具体地，控制喷涂抛光系统80的抛光机对施工部位面层进行抛光处理。

在另一个实施例中，在步骤S190之后，还包括步骤：

控制物料转运系统60以及其他系统辅助安装门窗、灯光照明、设备设施、衣柜、鞋柜、书柜以及酒柜等。

在又一个实施例中，在上述控制物料转运系统60以及其他系统辅助安装门窗、灯光照明、设备设施、衣柜、鞋柜、书柜以及酒柜等的步骤后，还包括步骤：

控制3D彩绘系统90对墙体进行图案彩绘。

本发明实施例具有以下有益效果：

控制系统40第一控制模块41控制3D扫描系统10的工作，控制系统40的第二控制模块42控制墙体骨架安装系统20的工作，控制系统40的第三控制模块43控制浇筑系统30的工作，控制系统40的第四控制模块44控制清理系统50的工作，控制系统40的第五控制模块45控制物料转运系统60的工作，控制系统40的第六控制模块46控制水平垂直轨道系统70的工作，控制系统40的第七控制模块47控制喷涂抛光系统80的工作，控制系统40的第八控制模块48控制3D彩绘系统90的工作，控制系统40的第九控制模块49控制激光定位系统101的工作，避免了在3D扫描、墙体骨架安装、墙体浇筑、清扫、物料转运、水平垂直移动、喷涂抛光以及3D彩绘时通过人工操作设备，如此实现了智能化控制3D扫描、墙体骨架安装、墙体浇筑、清扫、物料转运、水平垂直移动、喷涂抛光以及3D彩绘，减少了人力且也提高了工作效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统包括3D扫描系统、墙体骨架安装系统、浇筑系统及控制系统，所述3D扫描系统用于对工作楼层的工况进行3D扫描并生成3D扫描结果，所述墙体骨架安装系统用于依据所述3D扫描结果安装墙体骨架，所述浇筑系统用于向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体；

其中，所述控制系统包括第一控制模块、第二控制模块及第三控制模块，所述第一控制模块用于控制所述3D扫描系统工作，所述第二控制模块用于控制所述墙体骨架安装系统工作，所述第三控制模块用于控制所述浇筑系统工作。

2.根据权利要求1所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括清理系统，所述清理系统用于对所述工作楼层的施工部位进行清理；

其中，所述控制系统还包括第四控制模块，所述第四控制模块用于控制所述清理系统工作。

3.根据权利要求1所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括物料转运系统，所述物料转运系统用于将物料从地面转运至所述工作楼层的施工部位；

其中，所述控制系统还包括第五控制模块，所述第五控制模块用于控制所述物料转运系统工作。

4.根据权利要求1所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括水平垂直轨道系统，所述水平垂直轨道系统用于将处于所述工作楼层的物料传输于目标位置；

其中，所述控制系统还包括第六控制模块，所述第六控制模块用于控制所述水平垂直轨道系统工作。

5.根据权利要求1所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括喷涂抛光系统，所述喷涂抛光系统用于对所述工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理；

其中，所述控制系统还包括第七控制模块，所述第七控制模块用于控制所述喷涂抛光系统工作。

6.根据权利要求1所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括3D彩绘系统，所述3D彩绘系统用于对所述墙体进行彩绘处理；

其中，所述控制系统还包括第八控制模块，所述第八控制模块用于控制所述3D彩绘系统工作。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自动化施工系统，其特征在于，所述自动化施工系统还包括激光定位系统，所述激光定位系统用于对所述工作楼层的各施工部位进行定位；

其中，所述控制系统还包括第九控制模块，所述第九控制模块用于控制所述激光定位系统工作。

8.一种施工方法，其特征在于，包括步骤：

控制3D扫描系统对工作楼层进行3D扫描，并生成3D扫描结果；

控制墙体骨架安装系统并依照所述3D扫描结果安装墙体骨架；

控制浇筑系统向所述墙体骨架内浇筑混凝土以与所述墙体骨架形成墙体。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤控制3D扫描系统对工作楼层进行3D扫描，并生成3D扫描结果与所述步骤控制墙体骨架安装系统并依照所述3D扫描结果安装墙体骨架之间，还包括步骤：

控制清理系统对所述工作楼层的施工部位进行清理。

10.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于，在所述步骤控制浇筑系统向所述墙体骨架内浇筑混凝土并与所述墙体骨架形成墙体之后，还包括步骤：

控制喷涂抛光系统对所述工作楼层的施工部位表面喷涂防护层及抛光处理。