CN112035916B - 一种基于bim技术的建筑施工预拼装方法 - Google Patents

一种基于bim技术的建筑施工预拼装方法 Download PDF

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    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects

Abstract

本发明提供了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,属于建筑施工预拼装技术领域。该方法采集多个建筑的实景,为建筑设计提供更多的选择,通过点云分割建立建筑实景的模型,对设计的建筑模型进行校正,同时校正的时候,选择参数误差最小的实际构件参数对设计的建筑模型进行校正,同时参考成本信息,进行多次校正,确定成本允许范围内误差最小的参数为最终的建筑设计参数。本发明通过利用多个建筑实景参数对设计的建筑参数进行校正,使建筑的设计更贴近实际,同时综合成本和误差,选择成本允许范围内误差最小的参数对设计的建筑模型进行多次校正,实现了误差判断的自动进行的前提下,综合考虑了成本,预拼装结果更贴近实际、更高效。

Description

一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法
技术领域
本发明涉及建筑施工预拼装技术领域,尤其涉及一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法。
背景技术
BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具,通过对建筑的数据化、信息化模型整合,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息,为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型,使该模型达到设计施工的一体化,各专业协同工作,从而降低了工程生产成本,保障工程按时按质完成。
BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型,利用数字化技术,为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库主要包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型,大大提高了建筑工程的信息集成化程度,从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。B利用创建好的BIM模型提升建筑设计质量,减少设计错误,获取、分析工程量成本数据,并为施工建造全过程提供技术支撑,为项目参建各方提供基于BIM的协同平台,有效提升协同效率。然而,现有基于BIM技术的建筑施工预拼装过程中,建模慢,影响拼装进度;同时,依靠人工检查BIM模型是否符合项目规定的标准,这种方法效率低下,而且容易出错,同时目前预拼装过程中构件参数的校正,只采用一次校正,如果选取的建筑实物不合适,对最终的建筑设计会有很大影响,此外,在参数校正过程中,不考虑成本信息,可能导致成本过高或者成本过低而质量下降,使得最终的建筑设计偏离预期。
在中国专利申请文献CN110414170A中,公开了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法及系统,该方法包括以下步骤:通过视频采集设备利用摄像设备采集建筑施工预拼装现场视频数据。通过建筑数据采集设备利用数据采集设备采集建筑参数;主控设备调度建筑架构设计设备利用设计程序根据采集建筑参数设计建筑架构;通过三维模型构建设备利用BIM程序构建建筑三维模型;通过模型校验设备利用校验程序对BIM模型进行校验;通过夹持设备利用机械臂夹持建筑工件。通过空间方向定位设备利用空间定位器对建筑工件位置进行定位。通过焊接设备利用焊接器对工件进行拼装焊接操作;通过显示设备利用显示器显示采集的建筑施工预拼装现场视频数据。其中三维模型构建设备构建方法包括:通过BIM程序制定标准模型文件,所述标准模型文件中的每个构件带有构件参数信息及附加信息;对所述标准模型文件中的每个构件赋予具有唯一性的第一类编码;将带有第一类编码的标准模型文件储存至标准库;建立建筑项目组装文件,向建筑项目组装文件导入所述标准模型文件的构件参数信息及各个构件对应的第一类编码,在建筑项目组装文件中构建参数信息对应的各个构件形成标准模型文件,并对该些构件赋予具有唯一性的第二类编码;通过第一类编码与第二类编码对应,建立标准库内的标准模型文件中构件与建筑项目组装文件中构件的映射关系;当需要对所述建筑项目组装文件中的某一构件赋予附加信息时,通过映射关系,将所述标准库内的标准模型文件的构件的附加信息导入至该构件中,生成建筑三维模型。该方案中构件参数附加信息需要人工判断,效率低,且只考虑标准参数,不考虑实际加工偏差,没有校正过程,对设计有较大影响。
在中国专利申请文献CN111259484A,公开了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,包括以下步骤:主控终端将建筑施工构件二维图纸转换为建筑施工构件三维模型并获取建筑施工构件三维模型的理想参数信息;主控终端获取现场建筑施工构件的现场参数的数据信息,并与建筑施工构件三维模型的理想参数的数据信息作比对,若存在现场参数的数据信息和理想参数的数据信息的数据差值超过主控终端的预设范围,则主控终端分析出具体参数不达标的原因,同时判断分析出针对具体参数不达标所需应用的具体加工设备,并结合直接更换建筑施工构件的成本以及建筑施工构件所需应用的时间,确定最合理的建筑施工构件处理方案。其中参数对比包括:主控终端启动三维全景数据采集装置采集获取现场建筑施工构件的现场参数的数据信息;主控终端以建筑施工构件的现场参数的数据信息和建筑施工构件三维模型的理想参数的数据信息进行参数作差,并确定其中差值超过主控终端预设范围的参数作为后续所需修正的部分,其中上述所提及的参数包括材质、规格、尺寸、标高、角度、节点做法、细部构造信息。该方案对于不达标的参数,需要人工针对不达标参数确定处理方案,不能整体考虑,且耗费人力。
现有技术至少存在以下不足:
1.需要人工进行分析,耗费人力,只单从一个参数考虑,缺乏整体考虑。
2.参数不与实际建筑参数进行对比,不易发现设计缺陷。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题,本发明提供了一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,该方法采集多个建筑的实景,为建筑设计提供更多的选择,通过点云分割建立建筑实景的模型,对设计的建筑模型进行校正,同时校正的时候,选择参数误差最小的实际构件参数对设计的建筑模型进行校正,同时参考成本信息,进行多次校正,确定成本允许范围内误差最小的参数为最终的建筑设计参数。本发明通过利用多个建筑实景参数对设计的建筑参数进行校正,使建筑的设计更贴近实际,同时综合成本和误差,选择成本允许范围内误差最小的参数对设计的建筑模型进行多次校正,实现了误差判断的自动进行的前提下,综合考虑了成本,预拼装结果更贴近实际、更高效。
一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过3D结构光相机采集多个建筑实景的三维点云数据;
根据多个建筑实景的三维点云数据,通过点云分割获取多个三维建筑模型;
将建筑施工图纸导入BIM软件Revit中,在BIM软件Revit中搜索各构件,生成建筑设计构件库;
按各构件的标准参数和建筑设计构件库在BIM软件Revit中构建BIM三维建筑设计模型;
将多个三维建筑模型输入BIM软件Revit,与构建的BIM三维建筑设计模型进行构件参数对比;
根据对比结果,选择与BIM三维建筑设计模型中各构件参数误差最小的三维建筑模型构件参数,对BIM三维建筑设计模型中各构件参数进行校正,并更新建筑设计构件库;
根据校正后的BIM三维建筑设计模型,进行成本核算;
如果成本核算结果在允许范围内,则作为最终的BIM三维建筑设计模型;
如果成本核算结果超过允许范围,则在校正后的BIM三维建筑设计模型中选择构件成本最高的一个,在输入的多个三维建筑模型中选择与该构件误差次小的三维建筑模型构件参数对BIM三维建筑设计模型再次进行校正,并更新建筑设计构件库;
重复进行上述成本核算、判断及校正过程,直至校正后的BIM三维建筑设计模型满足在成本允许范围内构件参数误差最小,确定最终的BIM三维建筑设计模型,并更新建筑设计构件库;
根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装。
优选地,所述构件参数包括:构件材质、构件规格、构件型号和构件成本。
优选地,所述构件参数还包括构件运输时间、构件供货周期和构件供货量。
优选地,所述建筑设计构件库包括建筑设计中各构件和各构件当前参数信息。
优选地,所述建筑设计构件库还包括建筑设计中各构件参数信息在各次校正过程中的参数信息。
优选地,所述点云分割具体包括:
记录结构光相机拍摄建筑实景过程中计算的各图像像素点与点云中各点的对应关系;
根据点云中各点的三维坐标计算点云中各点的法向量;
根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界;
根据三维建筑模型的边界确定建筑在图像中的像素边界;
以图像中心为种子点向四周搜索,到上述确定的建筑在图像中的像素边界,在图像中分割出建筑;搜索经过的像素点均为建筑,其余像素点为背景;
根据图像中分割出的建筑在点云中分割出建筑模型。
优选地,所述根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界具体包括:
判断点云中各点法向量的变化,将法向量发生骤变的地方,确定为三维建筑模型的边界。
优选地,所述法向量发生骤变为:相邻点的法向量的夹角超过阈值,则认为法向量发生了骤变。
优选地,所述根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装具体包括:
通过空间定位器进行各构件的定位;
对比最终的BIM三维建筑设计模型,按顺序夹取构件;
对放置好的各构件进行焊接。
与现有技术相对比,本发明的有益效果如下:
1.本发明采用多个建筑实景信息对设计的建筑模型参数进行校正,使建筑设计更贴近实际。
2.本发明通过综合误差和成本对设计的建筑模型参数进行多次校正,使建筑设计在成本允许范围内实现了误差最小,建筑设计更优。
3.本发明通过利用边缘点云分割方法及图像搜索分割出实景建筑的三维模型,使得根据分割后的三维模型进行的构件搜索过程更精确,耗时更少。
附图说明
图1是本发明建筑预拼装方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图1,对本发明的具体实施方式作详细的说明。
一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过3D结构光相机采集多个建筑实景的三维点云数据;
根据多个建筑实景的三维点云数据,通过点云分割获取多个三维建筑模型;
将建筑施工图纸导入BIM软件Revit中,在BIM软件Revit中搜索各构件,生成建筑设计构件库;
Revit软件是BIM核心建模软件,可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑,Revit可以使用Bentley Microstation V7和V8文件格式导入和导出图纸,增强了工作流和可交付结果的可靠性和可配置性。
按各构件的标准参数和建筑设计构件库在BIM软件Revit中构建BIM三维建筑设计模型;
将多个三维建筑模型输入BIM软件Revit,与构建的BIM三维建筑设计模型进行构件参数对比;
根据对比结果,选择与BIM三维建筑设计模型中各构件参数误差最小的三维建筑模型构件参数,对BIM三维建筑设计模型中各构件参数进行校正,并更新建筑设计构件库;
根据校正后的BIM三维建筑设计模型,进行成本核算;
如果成本核算结果在允许范围内,则作为最终的BIM三维建筑设计模型;
如果成本核算结果超过允许范围,则在校正后的BIM三维建筑设计模型中选择构件成本最高的一个,在输入的多个三维建筑模型中选择与该构件误差次小的三维建筑模型构件参数对BIM三维建筑设计模型再次进行校正,并更新建筑设计构件库;
重复进行上述成本核算、判断及校正过程,直至校正后的BIM三维建筑设计模型满足在成本允许范围内构件参数误差最小,确定最终的BIM三维建筑设计模型,并更新建筑设计构件库;
在建筑设计中,成本永远是需要考虑的一个重要因素,在成本允许范围内,选择更贴近设计,误差最小的构件,是设计的最终目标。这里提供了多个建筑的实景构件参数对设计的模型进行校正,可以是设计更贴近实际。同时,通过多次校正,每次选择误差最小的构件对设计模型参数进行校正,可以使设计在成本允许范围内达到最优。
根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装。
作为优选实施方式,所述构件参数包括:构件材质、构件规格、构件型号和构件成本。
作为优选实施方式,所述构件参数还包括构件运输时间、构件供货周期和构件供货量。
在校正过程中,还可以综合考虑构件运输时间、构件供货周期和构件供货量等信息,在实际施工过程中,这几个因素往往对施工进度影响最大,运输时间太长,可能造成供货延迟,供货周期长,供货量小,都会直接导致施工进度的缓慢。因此在预拼装过程中,将这些因素考虑进去,可以实现建筑设计在成本允许范围内,误差最小,工期最短。
作为优选实施方式,所述建筑设计构件库包括建筑设计中各构件和各构件当前参数信息。
作为优选实施方式,所述建筑设计构件库还包括建筑设计中各构件参数信息在各次校正过程中的参数信息。
建筑设计构件库记录建筑设计中各构件参数信息在各次校正过程中的参数信息,可以让建筑设计人员对整个参数校正过程一目了然,在每个阶段对哪个构件的参数进行了怎样的校正,校正原因是什么,对后期的设计分析大有益处。
作为优选实施方式,所述点云分割具体包括:
记录结构光相机拍摄建筑实景过程中计算的各图像像素点与点云中各点的对应关系;
根据点云中各点的三维坐标计算点云中各点的法向量;
根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界;
根据三维建筑模型的边界确定建筑在图像中的像素边界;
以图像中心为种子点向四周搜索,到上述确定的建筑在图像中的像素边界,在图像中分割出建筑;搜索经过的像素点均为建筑,其余像素点为背景;
根据图像中分割出的建筑在点云中分割出建筑模型。
作为优选实施方式,所述根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界具体包括:
判断点云中各点法向量的变化,将法向量发生骤变的地方,确定为三维建筑模型的边界。
作为优选实施方式,所述法向量发生骤变为:相邻点的法向量的夹角超过阈值,则认为法向量发生了骤变。
作为优选实施方式,所述根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装具体包括:
通过空间定位器进行各构件的定位;
对比最终的BIM三维建筑设计模型,按顺序夹取构件;
对放置好的各构件进行焊接。
实施例1
根据本发明的一个具体实施方案,一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过3D结构光相机采集多个建筑实景的三维点云数据;
根据多个建筑实景的三维点云数据,通过点云分割获取多个三维建筑模型;
所述点云分割具体包括:
记录结构光相机拍摄建筑实景过程中计算的各图像像素点与点云中各点的对应关系;
根据点云中各点的三维坐标计算点云中各点的法向量;
根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界;
所述根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界具体包括:
判断点云中各点法向量的变化,将法向量发生骤变的地方,确定为三维建筑模型的边界。
所述法向量发生骤变为:相邻点的法向量的夹角超过阈值,则认为法向量发生了骤变。
根据三维建筑模型的边界确定建筑在图像中的像素边界;
以图像中心为种子点向四周搜索,到上述确定的建筑在图像中的像素边界,在图像中分割出建筑;搜索经过的像素点均为建筑,其余像素点为背景;
根据图像中分割出的建筑在点云中分割出建筑模型。
将建筑施工图纸导入BIM软件Revit中,在BIM软件Revit中搜索各构件,生成建筑设计构件库;
所述建筑设计构件库包括建筑设计中各构件和各构件当前参数信息;
按各构件的标准参数和建筑设计构件库在BIM软件Revit中构建BIM三维建筑设计模型;
将多个三维建筑模型输入BIM软件Revit,与构建的BIM三维建筑设计模型进行构件参数对比;
所述构件参数包括:构件材质、构件规格、构件型号和构件成本;
所述构件参数还包括构件运输时间、构件供货周期和构件供货量;
根据对比结果,选择与BIM三维建筑设计模型中各构件参数误差最小的三维建筑模型构件参数,对BIM三维建筑设计模型中各构件参数进行校正,并更新建筑设计构件库;
所述建筑设计构件库还包括建筑设计中各构件参数信息在各次校正过程中的参数信息。
根据校正后的BIM三维建筑设计模型,进行成本核算;
如果成本核算结果在允许范围内,则作为最终的BIM三维建筑设计模型;
如果成本核算结果超过允许范围,则在校正后的BIM三维建筑设计模型中选择构件成本最高的一个,在输入的多个三维建筑模型中选择与该构件误差次小的三维建筑模型构件参数对BIM三维建筑设计模型再次进行校正,并更新建筑设计构件库;
重复进行上述成本核算、判断及校正过程,直至校正后的BIM三维建筑设计模型满足在成本允许范围内构件参数误差最小,确定最终的BIM三维建筑设计模型,并更新建筑设计构件库;
根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装;
所述根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装具体包括:
通过空间定位器进行各构件的定位;
对比最终的BIM三维建筑设计模型,按顺序夹取构件;
对放置好的各构件进行焊接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,包括以下步骤:
通过3D结构光相机采集多个建筑实景的三维点云数据;
根据多个建筑实景的三维点云数据,通过点云分割获取多个三维建筑模型;
将建筑施工图纸导入BIM软件Revit中,在BIM软件Revit中搜索各构件,生成建筑设计构件库;
按各构件的标准参数和建筑设计构件库在BIM软件Revit中构建BIM三维建筑设计模型;
将多个三维建筑模型输入BIM软件Revit,与构建的BIM三维建筑设计模型进行构件参数对比;
根据对比结果,选择与BIM三维建筑设计模型中各构件的构件参数误差最小的三维建筑模型构件的构件参数,对BIM三维建筑设计模型中各构件的构件参数进行校正,并更新建筑设计构件库;
根据校正后的BIM三维建筑设计模型,进行成本核算;
如果成本核算结果在允许范围内,则作为最终的BIM三维建筑设计模型;
如果成本核算结果超过允许范围,则在校正后的BIM三维建筑设计模型中选择构件成本最高的一个构件,在输入的多个三维建筑模型中,选择与该成本最高的构件的构件参数误差次小的三维建筑模型构件的构件参数对BIM三维建筑设计模型再次进行校正,并更新建筑设计构件库;
重复进行上述成本核算、判断及校正过程,直至校正后的BIM三维建筑设计模型满足在成本允许范围内构件参数误差最小,确定最终的BIM三维建筑设计模型,并更新建筑设计构件库;
根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述构件参数包括:构件材质、构件规格、构件型号和构件成本。
3.根据权利要求2所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述构件参数还包括构件运输时间、构件供货周期和构件供货量。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述建筑设计构件库包括建筑设计中各构件和各构件当前参数信息。
5.根据权利要求4所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述建筑设计构件库还包括建筑设计中各构件参数信息在各次校正过程中的参数信息。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述点云分割具体包括:
记录结构光相机拍摄建筑实景过程中计算的各图像像素点与点云中各点的对应关系;
根据点云中各点的三维坐标计算点云中各点的法向量;
根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界;
根据三维建筑模型的边界确定建筑在图像中的像素边界;
以图像中心为种子点向四周搜索,到上述建筑在图像中的像素边界,在图像中分割出建筑;搜索经过的像素点均为建筑,其余像素点为背景;
根据图像中分割出的建筑在点云中分割出建筑模型。
7.根据权利要求6所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述根据点云中各点的法向量确定三维建筑模型的边界具体包括:
判断点云中各点法向量的变化,将法向量发生骤变的地方,确定为三维建筑模型的边界。
8.根据权利要求7所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述法向量发生骤变为:相邻点的法向量的夹角超过阈值,则认为法向量发生了骤变。
9.根据权利要求1所述的基于BIM技术的建筑施工预拼装方法,其特征在于,所述根据最终的BIM三维建筑设计模型,进行建筑施工预拼装具体包括:
通过空间定位器进行各构件的定位;
对比最终的BIM三维建筑设计模型,按顺序夹取构件;
对放置好的各构件进行焊接。
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