CN111104709A - 基于bim的大型制冷机房数字化装配方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法及系统，该方法使用三维激光扫描仪对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；根据所述点云数据生成三维模型；根据所述三维模型生成排布模型；对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；获取装配过程中各个管段的装配数据；将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配。该方法采用BIM技术主导制冷机房的深化设计、管线优化、组织排水、工厂预制和现场装配。由于BIM模型精度达到了毫米级，所以本申请提升了安装精度，避免人工导致的返工，减少物料浪费，有效地缩短工期。
Description
技术领域
本发明属于数字化装配技术领域，具体涉及基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法及系统。
背景技术
现有一些大型制冷机房装配过程中存在以下问题：机房内管线错综复杂，设备、阀门、管段定位困难；制冷机房面积大，系统繁多，施工工序交底困难；建筑结构墙体及设备基础存在固有误差，影响安装精度，会造成返工情况；场外加工若继续采用传统的人工方式，无法做到精准下料，大量手工焊接、切割作业导致构件质量不稳定。
因此需要提供一种大型制冷机房数字化装配方法及系统，提升安装精度，避免人工导致的返工，有效地缩短工期。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法及系统，提升安装精度，避免人工导致的返工，有效地缩短工期。
第一方面，一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，包括以下步骤：
使用三维激光扫描仪对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
根据所述点云数据生成三维模型；
根据所述三维模型生成排布模型；
对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；
获取装配过程中各个管段的装配数据；
将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配。
优选地，所述对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图具体包括：
根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
优选地，所述将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配具体包括：
依据所述施工装配图和排布模型，将管段切割成相应的尺寸，采用自动坡口机对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
优选地，所述获取装配过程中各个管段的装配数据具体包括：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
优选地，所述焊接组装各个管段具体包括：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号；
使用机器人根据管段编号进行放线定位。
第二方面，一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，包括：
三维激光扫描仪：用于对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
计算机：用于根据所述点云数据生成三维模型；根据所述三维模型生成排布模型；对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；获取装配过程中各个管段的装配数据；将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，控制机器人完成自动装配。
优选地，所述计算机具体用于：
根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
优选地，该系统还包括：
自动坡口机：用于依据所述施工装配图和排布模型，对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
优选地，所述计算机具体用于：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
优选地，所述计算机具体用于：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号，根据管段编号进行放线定位。
由上述技术方案可知，本发明提供的基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法及系统，采用BIM技术主导制冷机房的深化设计、管线优化、组织排水、工厂预制和现场装配。由于BIM模型精度达到了毫米级，所以本申请提升安装精度，避免人工导致的返工，减少物料浪费。工厂预制化加工后，进行现场模块化装配式安装，实现工厂与现场平行施工，有效地缩短工期，实现现场零动火、零污染，绿色环保、节约劳动力等效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例一提供的大型制冷机房数字化装配方法的流程图。
图2为本发明实施例一提供的获得施工装配图方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
实施例一：
一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，参见图1，包括以下步骤：
S1：使用三维激光扫描仪对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
具体地，在施工前还需要进行以下准备工作：用户可以根据具体的项目情况确立装配式施工理念，组建装配式施工小组，制定切实可行的装配式施工流程。用户还可以根据项目装配式施工的体量，建造场外场内预制加工厂，实现装配管道的预制、除锈、刷漆、模块组装等工序，满足加工的需求。
当上述准备工作完成后，首先使用三维激光扫描仪对需要进行装配式施工的待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据。
S2：根据所述点云数据生成三维模型；
具体地，；该方法以点云数据为基础逆向建模生成建筑结构的三维模型，用来辅助三维机电管线深化，最大程度的保证深化的准确性。该方法利用三维激光扫描仪扫描建筑环境，采用逆向建模技术，对结构实体进行逆向建模，1:1还原制冷机房的实际客观数据，消除了以往在土建理论模型中进行机电管线综合排布所产生的误差，保证了现场组装的可行性和准确性。
S3：根据所述三维模型生成排布模型；
具体地，该方法以逆向建模得来的三维模型为基础，生成排布模型，指导制冷机房的三维管线综合排布。该方法利用BIM技术进行管段排布后，检验其排布合理性，施工班组可以依次进行可视化动态技术交底，有效减弱并消除各种施工难点，合理确定预制模块的装配顺序。
S4：对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图，参见图2，具体包括：
S11：根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
S12：根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
S13：对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
具体地，排布模型经各方确认后，该方法根据现场及施工条件，对BIM模型进行拆分，根据系统类型将管道及构件划分为若干个制作单元节，生成管道预制加工制作图，并对管段预制加工制作图中每个制作单元节进行编号，最终导出管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图等。
S5：获取装配过程中各个管段的装配数据；具体包括：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
具体地，该方法利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法，在深化阶段给每个管段赋予唯一的二维码，在管段加工阶段，将二维码打印粘贴在管段中合适位置上。该方法将加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据与二维码关联，这样该二维码记录管段加工、校核、运输、吊装、拼装、后期的投入使用和维修等全生命过程，实现了终生记录和终生管理的功能。
S6：将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配，具体包括：
依据所述施工装配图和排布模型，将管段切割成相应的尺寸，采用自动坡口机对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
其中所述焊接组装各个管段具体包括：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号；
使用机器人根据管段编号进行放线定位。
具体地，该方法在装配时，管工可以再对施工装配图进行计算后，将管道切割成所需的尺寸，采用自动坡口机对管段中待焊钢管进行坡口，使用自动焊接机器人完成每个制作单元节的焊接组装，避免了人工的焊接失误，保证了管道的加工质量。
该方法当在场外完成管段的加工后，如果现场制冷机房具备条件，可以大批量将各种管段运输至场内加工厂进行初步组装，然后将管段半成品运至相应的制冷机房进行组装。组装时根据管段编号和二维码识别其位置，避免了组装过程中各管段位置混淆。在组装过程中，也可以使用TS-60自动测量机器人进行放线定位，达到实时控制的效果，将施工误差减小到最低。
这样，该方法可以利用场外加工厂搭建移动式管道预制加工站，采用标准化流水线加工和自动焊接机器人技术，预制件加工精度更高，边角料大幅减少，许多弯曲或异形管道、构件可直接加工成型。由于使用焊接机器人完成氩弧焊打底、混合气体保护焊填充及盖面，焊接速度快，焊缝质量高，外部成型好，无损检测通过率达100％。
该方法运用BIM技术建立高精度机电模型和深化设计装配图，按照机械零件标准，对构件进行设计优化，精度提高到毫米级。该方法综合考虑管组运输、就位、安装等限制条件，对机房综合布置进行合理的分段及预制模块分组，形成设备组装配单元和预制管组装配单元。最后直接出具预制加工图、施工详图等。该方法还利用EBIM平台的二维码物料追踪定位技术，将每个设备和管道零部件从建模开始追踪，形成二维码，用户可通过手机“扫一扫”即可清楚地查询构件的安装位置，避免错乱混淆。
该方法采用BIM技术主导制冷机房的深化设计、管线优化、组织排水、工厂预制和现场装配。由于BIM模型精度达到了毫米级，所以本申请提升安装精度，避免人工导致的返工，减少物料浪费。工厂预制化加工后，进行现场模块化装配式安装，实现工厂与现场平行施工，有效地缩短工期，实现现场零动火、零污染，绿色环保、节约劳动力等效果。
实施例二：
一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，包括：
三维激光扫描仪：用于对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
计算机：用于根据所述点云数据生成三维模型；根据所述三维模型生成排布模型；对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；获取装配过程中各个管段的装配数据；将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，控制机器人完成自动装配。
优选地，所述计算机具体用于：
根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
优选地，该系统还包括：
自动坡口机：用于依据所述施工装配图和排布模型，对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
优选地，所述计算机具体用于：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
优选地，所述计算机具体用于：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号，根据管段编号进行放线定位。
这样，该系统可以利用场外加工厂搭建移动式管道预制加工站，采用标准化流水线加工和自动焊接机器人技术，预制件加工精度更高，边角料大幅减少，许多弯曲或异形管道、构件可直接加工成型。由于使用焊接机器人完成氩弧焊打底、混合气体保护焊填充及盖面，焊接速度快，焊缝质量高，外部成型好，无损检测通过率达100％。
该系统运用BIM技术建立高精度机电模型和深化设计装配图，按照机械零件标准，对构件进行设计优化，精度提高到毫米级。该系统综合考虑管组运输、就位、安装等限制条件，对机房综合布置进行合理的分段及预制模块分组，形成设备组装配单元和预制管组装配单元。最后直接出具预制加工图、施工详图等。该系统还利用EBIM平台的二维码物料追踪定位技术，将每个设备和管道零部件从建模开始追踪，形成二维码，用户可通过手机“扫一扫”即可清楚地查询构件的安装位置，避免错乱混淆。
该系统采用BIM技术主导制冷机房的深化设计、管线优化、组织排水、工厂预制和现场装配。由于BIM模型精度达到了毫米级，所以本申请提升安装精度，避免人工导致的返工，减少物料浪费。工厂预制化加工后，进行现场模块化装配式安装，实现工厂与现场平行施工，有效地缩短工期，实现现场零动火、零污染，绿色环保、节约劳动力等效果。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用三维激光扫描仪对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
根据所述点云数据生成三维模型；
根据所述三维模型生成排布模型；
对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；
获取装配过程中各个管段的装配数据；
将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配。
2.根据权利要求1所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，其特征在于，所述对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图具体包括：
根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
3.根据权利要求2所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，其特征在于，所述将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，完成装配具体包括：
依据所述施工装配图和排布模型，将管段切割成相应的尺寸，采用自动坡口机对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
4.根据权利要求2所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，其特征在于，所述获取装配过程中各个管段的装配数据具体包括：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
5.根据权利要求4所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配方法，其特征在于，所述焊接组装各个管段具体包括：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号；
使用机器人根据管段编号进行放线定位。
6.一种基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，其特征在于，包括：
三维激光扫描仪：用于对待施工机房的建筑环境进行扫描，以获得点云数据；
计算机：用于根据所述点云数据生成三维模型；根据所述三维模型生成排布模型；对预设的BIM模型进行拆分，以获得施工装配图；获取装配过程中各个管段的装配数据；将所述装配数据与所述施工装配图和排布模型进行对比，控制机器人完成自动装配。
7.根据权利要求6所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，其特征在于，所述计算机具体用于：
根据施工现场及施工条件，对预设的BIM模型进行拆分；
根据类型将BIM模型中管段及构件划分为若干个制作单元节，生成管段预制加工制作图；
对管段预制加工制作图中所有制作单元节进行编号，以获得以下施工装配图：管线预制加工单线图、管线综合平立剖施工图和支吊架预制加工图。
8.根据权利要求7所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，其特征在于，该系统还包括：
自动坡口机：用于依据所述施工装配图和排布模型，对待焊钢管进行坡口以及焊接组装各个管段。
9.根据权利要求7所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，其特征在于，所述计算机具体用于：
记录各个管段在加工、校核、运输、吊装和拼装过程中的装配数据，并将所述装配数据与各个管段上粘贴的二维码关联；
利用EBIM平台的二维码物料追踪定位方法识别各个管段上的二维码，获取所述装配数据。
10.根据权利要求9所述基于BIM的大型制冷机房数字化装配系统，其特征在于，所述计算机具体用于：
识别各个管段上的二维码，以获得管段编号，根据管段编号进行放线定位。
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