CN111862771A - 一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统和指导方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统和指导方法，可用于建筑施工实训教学领域，主要包括融合混合现实技术的智能眼镜、控制器、摄像头和动作传感器。本发明通过混合现实技术利用建筑信息模型及其虚拟施工录像或实际装配式建筑施工录像同步指导施工操作，并进行修正。在虚拟和现实之间实现同步互动指导，既可为装配式建筑施工培训提供可视化的同步指导，又可为现场施工人员提供操作参考和同步指导。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工教学领域，尤其涉及一种基于建筑信息模型和混合现实技术的预制装配式结构施工同步指导系统。
背景技术
从住房和城乡建设部到各地方都纷纷出台政策，对装配式建筑占新建建筑比例都提出明确要求。但是，传统的建筑工人和技术人员所掌握的技术并不能满足预制装配式建筑施工的需要，专业施工人员的缺乏导致施工过程出现偏差和失误，大大限制了预制装配式建筑的施工进度。面对量大面广的从业人员培训，现有的培训教师和企业技术骨干不可能实现一对一的培训和指导，现场的施工人员因为工期和成本等方面的限制，不可能实现对所有施工人员的培训，存在边施工边学习的情况，这往往会形成错位的施工方法和习惯，并影响施工工期。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于建筑信息模型和混合现实技术的预制装配式结构施工同步指导系统，通过混合现实技术利用建筑信息模型及其虚拟施工录像或实际装配式建筑施工录像同步指导施工操作，并进行修正。在虚拟和现实之间实现同步互动指导，既可为装配式建筑施工培训提供可视化的同步指导，又可为现场施工人员提供操作参考和同步指导。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统，其特征在于：包括融合混合现实技术的智能眼镜，智能眼镜为透明眼镜，智能眼镜上有用于采集信息并反馈给中央处理系统的集成摄像头；
控制器，用于控制在眼镜前方显示和播放传输到系统中的信息和录像，在显示录像的同时，佩戴者能看到实际操作对象且不影响佩戴者的各类操作；
动作传感器和摄像头，用于将操作人员的动作和施工过程反馈到中央处理系统中，与系统录像中的构件相匹配，通过录像同步指导施工。
进一步，利用三维建筑信息模型、4D技术建立装配式建筑的虚拟施工录像A，将信息传输到智能眼镜左眼镜片，并通过控制器控制虚拟施工录像A的播放和显示；
拍摄预制装配式建筑的实际施工录像B，与虚拟施工录像A过程一一对应，并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过控制器控制实际施工录像B的播放和显示；
利系统中输入的虚拟施工录像A和实际施工录像B用于实时指导实际施工操作，建立构件对应关系，按照录像中的操作方法完成实际施工操作，并能反复播放，根据实际需求灵活选择关闭。
进一步，所述控制器是设置在智能眼镜上的控制按钮，或是遥控器。
进一步，一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统，包括如下步骤：
S1、建立预制装配式建筑的三维建筑信息模型；
S2、利用三维建筑信息模型、4D技术建立装配式建筑的虚拟施工录像A，将信息传输到智能眼镜左眼镜片，并通过控制器控制虚拟施工录像A的播放和显示；
S3、拍摄预制装配式建筑的实际施工录像B，与虚拟施工录像A过程一一对应，并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过控制器控制实际施工录像B的播放和显示；
S4、施工时，通过集成在智能眼镜上的摄像头捕捉施工构件信息，并反馈到建筑信息模型中，通过与模型中构件匹配，调整展示该构件的虚拟施工录像A或实际施工录像B，通过控制器能够选择播放还是关闭虚拟施工录像A或者实际施工录像B；
S5、施工时，通过智能眼镜显示构件虚拟施工录像A，操作人员对照虚拟施工录像A指导工程施工，通过动作传感器和摄像头将操作人员的动作和施工过程反馈到系统中，与虚拟施工录像A中的构件相匹配，当施工人员的操作包括构件的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中一致时，系统提示操作正确，并在建筑信息模型中绿色亮显该构件，当施工人员的操作或构件的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中不一致时，系统提示操作有误，并播放正确施工录像，指导施工人员进行修正，直到与系统一致，提示操作正确，开始下一构件施工；
S6、施工时，能够选择实际施工录像B或者同时开启虚拟施工录像A和实际施工录像B同步指导施工，也能够选择先观看录像，然后关闭录像直接施工；
S7、完成一个构件的施工后，按顺序依次完成结构的每一个构件的施工。
本发明的有益效果：
本发明利用混合现实技术，综合建筑信息模型及其4D虚拟施工录像和实际施工录像为预制装配式结构现场施工人员提供同步指导，提高施工人员尤其是没有装配式结构施工经验的施工人员的施工准确率和效率，节约施工工期。
通过施工过程和录像过程一一对应吻合来实现装配式建筑施工的同步指导，指导针对性强，目标明确，操作简单，便于操作人员学习，可以有效提高学习效率，缩短熟练时间。
附图说明
图1 是智能眼镜示意图
图2是本发明的实施流程图。
图中：1、摄像头，2、左镜片录像显示控制开关，3、右镜片录像显示控制开关。
具体实施方式
下面以预制装配式框架结构施工的虚拟实训为例对本发明的实施做详细说明。
本发明公开了一种基于建筑信息模型和混合现实技术的预制装配式结构施工同步指导系统，可用于建筑施工实训教学领域，主要包括融合混合现实技术的智能眼镜、控制器、摄像头和动作传感器。建立装配式建筑信息模型和虚拟施工录像并将信息传输到智能眼镜左眼镜片，拍摄现实装配式建筑施工录像并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过智能眼镜控制按钮或遥控器控制播放和显示。智能眼镜为透明眼镜，在显示录像的同时，佩戴者可以看到操作对象并不影响佩戴者的各类操作。佩戴者从事装配式建筑施工时，通过集成在智能眼镜上的摄像头捕捉施工构件信息，并反馈到建筑信息模型中，通过与模型中构件匹配，调整展示该构件的虚拟施工录像或实际录像。通过动作传感器和摄像头将操作人员的动作和施工过程反馈到系统中，与虚拟施工录像或实际录像中的构件相匹配，通过录像同步指导施工。操作出现偏差时进行报错提示，并提供正确操作演示，指导操作人员进行修正。
本发明通过混合现实技术利用建筑信息模型及其虚拟施工录像或实际装配式建筑施工录像同步指导施工操作，并进行修正。在虚拟和现实之间实现同步互动指导，既可为装配式建筑施工培训提供可视化的同步指导，又可为现场施工人员提供操作参考和同步指导。
一种基于建筑信息模型和混合现实技术的预制装配式结构施工同步指导系统，包括如下步骤：
S1、建立预制装配式框架结构三维建筑信息模型
S2、利用三维建筑信息模型、４Ｄ技术建立装配式框架结构虚拟施工录像A，并将信息传输到智能眼镜左眼镜片，并通过手持控制器控制播放和显示；
S3、依托预制装配式框架结构实际工程，拍摄实际的预制装配式框架结构实际施工录像B，与虚拟施工录像过程一一对应，并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过手持控制器控制播放和显示；
S4、框架柱施工时，通过集成在智能眼镜上的摄像头捕捉框架柱信息，并反馈到建筑信息模型中，通过与模型中对应的框架柱匹配，调整展示该框架柱的虚拟施工录像或实际录像，通过控制按钮可以选择播放还是关闭虚拟施工录像A或者实际施工录像B。
S5、施工时，通过智能眼镜显示框架柱虚拟操作虚拟施工录像A，操作人员对照虚拟施工录像A指导工程施工，通过动作传感器和摄像头将操作人员的动作和施工过程反馈到系统中，与虚拟施工录像A中的框架柱相匹配，当施工人员的操作包括框架柱的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中一致时，系统提示操作正确，并在建筑信息模型中绿色亮显该框架柱，当施工人员的操作或框架柱的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中不一致时，系统提示操作有误，并播放正确施工录像，指导施工人员进行修正，直到与系统一致，提示操作正确。
S6、施工时，能够选择实际施工录像B或者同时开启虚拟施工录像A和实际施工录像B同步指导施工，也能够选择先观看录像，然后关闭录像直接施工。
S7、完成框架柱的施工后，按顺序完成框架结构的每一个构件的施工。
基于本发明的核心思想，可以根据实际实训需要，开发不同结构体系的虚拟施工软件，并建立配套的建筑信息模型、虚拟施工录像A和实际施工录像B，完成相应的结构同步施工指导。
Claims (4)
1.一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统，其特征在于：包括融合混合现实技术的智能眼镜，智能眼镜为透明眼镜，智能眼镜上有用于采集信息并反馈给中央处理系统的集成摄像头；
控制器，用于控制在眼镜前方显示和播放传输到系统中的信息和录像，在显示录像的同时，佩戴者能看到实际操作对象且不影响佩戴者的各类操作；
动作传感器和摄像头，用于将操作人员的动作和施工过程反馈到中央处理系统中，与系统录像中的构件相匹配，通过录像同步指导施工。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统，其特征在于：利用三维建筑信息模型、4D技术建立装配式建筑的虚拟施工录像A，将信息传输到智能眼镜左眼镜片，并通过控制器控制虚拟施工录像A的播放和显示；
拍摄预制装配式建筑的实际施工录像B，与虚拟施工录像A过程一一对应，并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过控制器控制实际施工录像B的播放和显示；
利系统中输入的虚拟施工录像A和实际施工录像B用于实时指导实际施工操作，建立构件对应关系，按照录像中的操作方法完成实际施工操作，并能反复播放，根据实际需求灵活选择关闭。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导系统，其特征在于：所述控制器是设置在智能眼镜上的控制按钮，或是遥控器。
4.一种基于建筑信息模型的预制装配式结构施工同步指导方法，其特征在于： 包括如下步骤：
S1、建立预制装配式建筑的三维建筑信息模型；
S2、利用三维建筑信息模型、4D技术建立装配式建筑的虚拟施工录像A，将信息传输到智能眼镜左眼镜片，并通过控制器控制虚拟施工录像A的播放和显示；
S3、拍摄预制装配式建筑的实际施工录像B，与虚拟施工录像A过程一一对应，并将信息传输到智能眼镜右眼镜片，并通过控制器控制实际施工录像B的播放和显示；
S4、施工时，通过集成在智能眼镜上的摄像头捕捉施工构件信息，并反馈到建筑信息模型中，通过与模型中构件匹配，调整展示该构件的虚拟施工录像A或实际施工录像B，通过控制器能够选择播放还是关闭虚拟施工录像A或者实际施工录像B；
S5、施工时，通过智能眼镜显示构件虚拟施工录像A，操作人员对照虚拟施工录像A指导工程施工，通过动作传感器和摄像头将操作人员的动作和施工过程反馈到系统中，与虚拟施工录像A中的构件相匹配，当施工人员的操作包括构件的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中一致时，系统提示操作正确，并在建筑信息模型中绿色亮显该构件，当施工人员的操作或构件的位置、朝向等与系统虚拟施工录像A中不一致时，系统提示操作有误，并播放正确施工录像，指导施工人员进行修正，直到与系统一致，提示操作正确，开始下一构件施工；
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