CN113297650B - 一种基于bim技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统 - Google Patents

一种基于bim技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统，通过将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品；使定制化设计的单元式玻璃幕墙的可靠性更高，能够快速的自动消除应力集中区域，并且对生产出的成品合格率有了保障，本发明应用于计算机辅助设计领域。

Description

一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统
技术领域
本公开属于BIM技术、计算机辅助设计技术、建筑施工领域，具体涉及一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统。
背景技术
BIM通过三维可视化仿真将幕墙系统以Revit软件将所有幕墙的工程和施工领域引入统一的建模环境，除了 Revit，BIM系列软件还包括：AutoCAD、Civil 3D、Navisworks、InfraWorks、Recap Pro。目前各种建筑单位，只能简单地使用这些软件以给出软件中预设的简单的标准模块进行建模，无法结合实际的玻璃幕墙建模并应用，并且精度很低。
建筑的玻璃幕墙从单一性、标准性慢慢的朝着多元化、定制化的方向发展，传统的BIM的二维模板的标准化建模已经无法适用于新型的玻璃幕墙的方案设置、安装定位等需求，尤其是涉及玻璃幕墙中比较独特的层间座装式单元式幕墙的施工安装的可视化建模，参见专利文献CN212773008U：《一种层间座装式单元式幕墙安装结构》，因此迫切的需要一种新型的智能化单元式玻璃幕墙的计算机辅助设计及施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，所述方法包括以下步骤：
S100，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
S200，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
S300，对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
S400，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品；
S500，当生产出来的单元式幕墙构件是合格品时，配送单元式幕墙构件到施工现场进行安装。
进一步地，在S100中，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型的方法为：导入单元式幕墙的各个构件的CAD平立面、剖面图纸，提取单元式幕墙的各个构件的所需线并建立轮廓线，建立单元式幕墙的建立构件的曲面轮廓与各个构件的分格线，面板分格后，根据单元式幕墙的节点建立单元式幕墙的各个构件以1:1的比例建立单元式幕墙的各个构件三维模型，整体全模型完成，单元式幕墙的各个构件包括玻璃幕墙的幕墙板块、底座、下转接码、下支撑码、上转接码和上支撑码，三维模型还包括各单元式幕墙各个构件的安装信息，所述安装信息包括幕墙编号、幕墙面积、位置数据、角度数据、尺寸和重量。
进一步地，在S100中，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点的方法为：将单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接的位置做相同的标记，或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接的位置做相同的连接点标记，以使得安装的时候连接的位置吻合，即将构件相互之间连接面的位置标记为连接点；其中，构件节点是单元式幕墙各个构件相互之间连接点或者构件与施工现场的墙壁的预埋件之间安装的连接点和各个连接点在三维模型上的区域的几何中心点。
进一步地，在S200中，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型的方法为：
S201，设单元式幕墙的构件数量有M个，单元式幕墙的构件的三维模型集合为A={ai}，ai表示第i个构件的三维模型，i取值[1,M],将i的初始值设置为1；
S202，通过loop细分算法对ai和ai+1进行[3,8]次细分，将构件的三维模型ai细分为M1个子区域，以D1={d1i1}表示构件三维模型ai的子区域的集合, d1i1表示第i1个子区域，i1取值[1,M1]；将构件的三维模型ai+1细分为M2个子区域，以D2={d2i2}表示构件三维模型ai+1的子区域的集合, d2i2表示第i2个子区域，i2取值[1, M2]；将i1和i2的初始值都设置为1；
S203，搜索d1i1和d2i2中是否存在有共同的连接点标记的位置，如果不存在则转到步骤S209，如果存在则分别将d1i1对应的应力分布图和d2i2对应的应力分布图灰度化后得到第一灰度图和第二灰度图，当第一灰度图和第二灰度图中的任意一个的平均灰度值大于应力阈值时，记大于第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值最大的灰度图为风险灰度图，若此时第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值相等则在第一灰度图和第二灰度图中随机取一个灰度图作为风险灰度图，令风险灰度图对应的子区域d1i1或者d2i2为危险区域；其中，应力分布图的获取方法为：将单元式幕墙各个构件的三维模型导入至ANSYS或者ABAQUS有限元分析软件进行应力仿真分析得到单元式幕墙各个构件的应力分布图；应力阈值一般设置为[0,64]；（大于应力阈值的子区域大概率为应力集中区域，比较容易损坏）；
S204，判断与危险区域有共同的边缘线各个子区域的平均灰度值是否全部超过应力阈值，如果全部超过应力阈值则将所有与危险区域有共同的边缘线各个子区域也记为危险区域，继续迭代的判断与危险区域有共同的边缘线各个没有被标记为危险区域的子区域的平均灰度值是否均超过应力阈值，将超过应力阈值的子区域都记为危险区域，直到与危险区域有共同的边缘线各个子区域中存在有子区域的平均灰度值低于应力阈值停止迭代，此时将所有被标记为危险区域的子区域合并得到待优化区域；
S205，取待优化区域的边缘线上距离最远的两个点P1和P2，点P1和P2之间线段为L1，取L1的中点P3，在待优化区域的边缘线上取与P3的距离最近的点P4，以P4为端点向P3作射线L2，L2与待优化区域的边缘线的任意一个交点为P5；作由P1、P2、P4和P5四个点构成的空间区域的外接球，令外接球的球心为G1，外接球的半径为R；（该外接球能够最大范围的覆盖应力集中区域）；d1i1的几何中心为G2，d2i2的几何中心为G3；
S206，在子区域的集合D1或者D2中搜索包含在外接球内的所有子区域构成集合D3，
如果集合D3是在集合D1中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai上，则从D2中搜索以G11的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D1记为主集合，集合D2记为从集合，将此时的G11记为G1’点；其中，G11的计算方法为：G11为G3的坐标值加G2的坐标值减G1的坐标值的位置，即G11为外接球的球心G1在构件的三维模型ai+1上的投影位置；
如果集合D3是在集合D2中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai+1上，则从D1中搜索以G12的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D2记为主集合，集合D1记为从集合，将此时的G12记为G1’点；其中，G12的计算方法为：G12为G2的坐标值加上G3的坐标值并减去G1的坐标值的位置，即G12=G2+(G3-G1)，即G12为外接球的球心G1在构件的三维模型ai上的投影位置；注：球形范围内的所有子区域包括部分区域在球形范围内的子区域；
S207，搜索以G1点为球心，[2R,2.5R] 为半径的球形边界与主集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT；搜索以G1’点为球心，[2R,2.5R]为半径的球形边界与从集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT’；
S208，将以G1点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D3中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的主集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1点和GT点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A1和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A2在三维模型ai上的位置调换；将调换位置后的A1和A2区域中的位置A2区域或者目标区域位置作为正调优区域记录到数据库中；
将以G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D4中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的从集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1’点和GT’点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A3和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A4在三维模型ai+1上的位置调换；将调换位置后的A3和A4区域中的位置A4区域或者目标区域位置作为反调优区域记录到数据库中；
将此时的正调优区域和反调优区域作为ai和ai+1的构件节点；
S209，如果i2≤M2，则令i2的值增加1并转到步骤S203；如果i2＞M2，将i2的值设置为1并转到步骤S210；
S210，如果i1≤M1，则令i1的值增加1并转到步骤S203；如果i1＞M1，将i1的值设置为1并转到步骤S211；
S211，如果i≤M，则令i的值增加1并转到步骤S202；如果i＞M，优化流程结束得到优化模型。
进一步地，在S100中，进行三维扫描的设备包括摄影测量仪、三维坐标测量机、激光跟踪仪或三坐标测量机。
将实体三维模型与优化模型进行对比，判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品。
进一步地，在S400中，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品的方法包括以下步骤：
标记优化模型各个构件的构件节点的正调优区域为W1，记W1的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P11和P21，点坐标P11和P21之间线段为L11，取L11的中点P31，点P31与W1上的点中距离最远的点为P41，若点P31在W1上则直接以P31的坐标作为P41；
标记优化模型各个构件的构件节点的反调优区域为W2，记W2的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P12和P22，点坐标P12和P22之间线段为L22，取L22的中点P32，点P32与W2上的点中距离最远的点的坐标为P42，若点P32在W2上则直接以P32的坐标作为P42；
计算优化模型的正调优区域的对比峰值T1max=Max(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比峰值T2max=Max(μ1x,μ1y,μ1z)、正调优区域的对比谷值T1min=Min(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比谷值T2min= Min(μ1x,μ1y,μ1z)；
Figure 334332DEST_PATH_IMAGE001
Figure 454734DEST_PATH_IMAGE002
其中，Dx(X)、Dy(X)、Dz(X)分别表示坐标X的点在x、y、z方向上的偏导数；X包括P11P21、P41和P12、P22、P42；Max函数为取最大值的函数；Min函数为取最小值的函数；
计算阈值△Y1=|T1max-T2max|，阈值△Y2=|T1min-T2min|；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的正调优区域对应位置为W3，记W3的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P13和P23，点坐标P13和P23之间线段为L33，取L33的中点P33，点P33与W3上的点中距离最远的点的坐标为P43，若点P33在W3上则直接以P33的坐标作为P43；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的反调优区域对应位置为W4，记W4的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P14和P24，点坐标P14和P24之间线段为L14，取L14的中点P34，点P34与W4上的点中距离最远的点的坐标为P44，若点P34在W4上则直接以P34的坐标作为P44；
计算实体三维模型的正调优区域的对比峰值T3max=Max(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比峰值T4max=Max(μ2x,μ2y,μ2z)、正调优区域的对比谷值T3min=Min(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比谷值T4min= Min(μ2x,μ2y,μ2z)；
Figure 703313DEST_PATH_IMAGE003
Figure 567364DEST_PATH_IMAGE004
设置条件1：如果T3max和T4max分别满足条件：T1max-△Y1≤T3max≤T1max+△Y1并且T2max-△Y1≤T4max≤T2max+△Y1；
设置条件2：如果T3min和T4min分别满足条件：T1min-△Y2≤T3min≤T1min+△Y2并且T2min-△Y2≤T4min≤T2min+△Y2；
如果实体三维模型同时满足条件1和条件2则生产出来的单元式幕墙的构件为合格品；否则单元式幕墙的构件为不合格品。
本发明还提供了一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
BIM建模单元，用于将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
模型调优单元，用于对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
实体扫描单元，用于对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
合格品判断单元，用于将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品。
本公开的有益效果为：本发明提供一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法及系统，能够智能的辅助设计单元式玻璃幕墙，使定制化设计的单元式玻璃幕墙的可靠性更高，能够快速的自动消除应力集中区域，并且对生产出的成品合格率有了保障。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法的流程图；
图2所示为一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，所述方法包括以下步骤：
S100，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
S200，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
S300，对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
S400，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品；
S500，若生产出来的单元式幕墙构件是合格品时，配送单元式幕墙构件到施工现场进行安装。
进一步地，在S100中，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型的方法为：导入单元式幕墙的各个构件的CAD平立面、剖面图纸，提取单元式幕墙的各个构件的所需线并建立轮廓线，建立单元式幕墙的建立构件的曲面轮廓与各个构件的分格线，面板分格后，根据单元式幕墙的节点建立单元式幕墙的各个构件以1:1的比例建立单元式幕墙的各个构件三维模型，整体全模型完成，单元式幕墙的各个构件包括玻璃幕墙的幕墙板块、底座、下转接码、下支撑码、上转接码和上支撑码，三维模型还包括各单元式幕墙各个构件的安装信息，所述安装信息包括幕墙编号、幕墙面积、位置数据、角度数据、尺寸和重量。
进一步地，在S100中，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点的方法为：将单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接的位置做相同的标记，或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接的位置做相同的连接点标记，以使得安装的时候连接的位置吻合，即将构件相互之间连接面的位置标记为连接点；其中，构件节点是单元式幕墙各个构件相互之间连接点或者构件与施工现场的墙壁的预埋件之间安装的连接点和各个连接点在三维模型上的区域的几何中心点。
进一步地，在S200中，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型的方法为：
S201，设单元式幕墙的构件数量有M个，单元式幕墙的构件的三维模型集合为A={ai}，ai表示第i个构件的三维模型，i取值[1,M],将i的初始值设置为1；
S202，通过loop细分算法对ai和ai+1进行[3,8]次细分，将构件的三维模型ai细分为M1个子区域，以D1={d1i1}表示构件三维模型ai的子区域的集合, d1i1表示第i1个子区域，i1取值[1,M1]；将构件的三维模型ai+1细分为M2个子区域，以D2={d2i2}表示构件三维模型ai+1的子区域的集合, d2i2表示第i2个子区域，i2取值[1, M2]；将i1和i2的初始值都设置为1；
S203，搜索d1i1和d2i2中是否存在有共同的连接点标记的位置，如果不存在则转到步骤S209，如果存在则分别将d1i1对应的应力分布图和d2i2对应的应力分布图灰度化后得到第一灰度图和第二灰度图，当第一灰度图和第二灰度图中的任意一个的平均灰度值大于应力阈值时，记大于第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值最大的灰度图为风险灰度图，若此时第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值相等则在第一灰度图和第二灰度图中随机取一个灰度图作为风险灰度图，令风险灰度图对应的子区域d1i1或者d2i2为危险区域；其中，应力分布图的获取方法为：将单元式幕墙各个构件的三维模型导入至ANSYS或者ABAQUS有限元分析软件进行应力仿真分析得到单元式幕墙各个构件的应力分布图；应力阈值设置为[0,64]；（大于应力阈值的子区域大概率为应力集中区域，比较容易损坏）；
S204，判断与危险区域有共同的边缘线各个子区域的平均灰度值是否全部超过应力阈值，如果全部超过应力阈值则将所有与危险区域有共同的边缘线各个子区域也记为危险区域，继续迭代的判断与危险区域有共同的边缘线各个没有被标记为危险区域的子区域的平均灰度值是否均超过应力阈值，将超过应力阈值的子区域都记为危险区域，直到与危险区域有共同的边缘线各个子区域中存在有子区域的平均灰度值低于应力阈值停止迭代，此时将所有被标记为危险区域的子区域合并得到待优化区域；
S205，取待优化区域的边缘线上距离最远的两个点P1和P2，点P1和P2之间线段为L1，取L1的中点P3，在待优化区域的边缘线上取与P3的距离最近的点P4，以P4为端点向P3作射线L2，L2与待优化区域的边缘线的任意一个交点为P5；作由P1、P2、P4和P5四个点构成的空间区域的外接球，令外接球的球心为G1，外接球的半径为R；（该外接球能够最大范围的覆盖应力集中区域）；d1i1的几何中心为G2，d2i2的几何中心为G3；
S206，在子区域的集合D1或者D2中搜索包含在外接球内的所有子区域构成集合D3，
如果集合D3是在集合D1中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai上，则从D2中搜索以G11的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D1记为主集合，集合D2记为从集合，将此时的G11记为G1’点；其中，G11的计算方法为：G11为G3的坐标值加G2的坐标值减G1的坐标值的位置，即G11为外接球的球心G1在构件的三维模型ai+1上的投影位置；
如果集合D3是在集合D2中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai+1上，则从D1中搜索以G12的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D2记为主集合，集合D1记为从集合，将此时的G12记为G1’点；其中，G12的计算方法为：G12为G2的坐标值加上G3的坐标值并减去G1的坐标值的位置，即G12为外接球的球心G1在构件的三维模型ai上的投影位置；注：球形范围内的所有子区域包括部分区域在球形范围内的子区域；
S207，搜索以G1点为球心，[2R,2.5R] 为半径的球形边界与主集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT；搜索以G1’点为球心，[2R,2.5R]为半径的球形边界与从集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT’；
S208，将以G1点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D3中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的主集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1点和GT点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A1和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A2在三维模型ai上的位置调换；将调换位置后的A1和A2区域中的位置A2区域或者目标区域位置作为正调优区域记录到数据库中；
将以G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D4中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的从集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1’点和GT’点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A3和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A4在三维模型ai+1上的位置调换；将调换位置后的A3和A4区域中的位置A4区域或者目标区域位置作为反调优区域记录到数据库中；
将此时的正调优区域和反调优区域作为ai和ai+1的构件节点；
S209，如果i2≤M2，则令i2的值增加1并转到步骤S203；如果i2＞M2，将i2的值设置为1并转到步骤S210；
S210，如果i1≤M1，则令i1的值增加1并转到步骤S203；如果i1＞M1，将i1的值设置为1并转到步骤S211；
S211，如果i≤M，则令i的值增加1并转到步骤S202；如果i＞M，优化流程结束得到优化模型。
进一步地，在S100中，进行三维扫描的设备包括摄影测量仪、三维坐标测量机、激光跟踪仪或三坐标测量机。
将实体三维模型与优化模型进行对比，判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品。
进一步地，在S400中，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品的方法包括以下步骤：
标记优化模型各个构件的构件节点的正调优区域为W1，记W1的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P11和P21，点坐标P11和P21之间线段为L11，取L11的中点P31，点P31与W1上的点中距离最远的点为P41，若点P31在W1上则直接以P31的坐标作为P41；
标记优化模型各个构件的构件节点的反调优区域为W2，记W2的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P12和P22，点坐标P12和P22之间线段为L22，取L22的中点P32，点P32与W2上的点中距离最远的点的坐标为P42，若点P32在W2上则直接以P32的坐标作为P42；
计算优化模型的正调优区域的对比峰值T1max=Max(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比峰值T2max=Max(μ1x,μ1y,μ1z)、正调优区域的对比谷值T1min=Min(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比谷值T2min= Min(μ1x,μ1y,μ1z)；
Figure 116157DEST_PATH_IMAGE001
Figure 407461DEST_PATH_IMAGE002
其中，Dx(X)、Dy(X)、Dz(X)分别表示坐标X的点在x、y、z方向上的偏导数；X包括P11P21、P41和P12、P22、P42；Max函数为取最大值的函数；Min函数为取最小值的函数；
计算阈值△Y1=|T1max-T2max|，阈值△Y2= |T1min-T2min|；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的正调优区域对应位置为W3，记W3的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P13和P23，点坐标P13和P23之间线段为L33，取L33的中点P33，点P33与W3上的点中距离最远的点的坐标为P43，若点P33在W3上则直接以P33的坐标作为P43；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的反调优区域对应位置为W4，记W4的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P14和P24，点坐标P14和P24之间线段为L14，取L14的中点P34，点P34与W4上的点中距离最远的点的坐标为P44，若点P34在W4上则直接以P34的坐标作为P44；
计算实体三维模型的正调优区域的对比峰值T3max=Max(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比峰值T4max=Max(μ2x,μ2y,μ2z)、正调优区域的对比谷值T3min=Min(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比谷值T4min= Min(μ2x,μ2y,μ2z)；
Figure 408915DEST_PATH_IMAGE003
Figure 342236DEST_PATH_IMAGE004
设置条件1：如果T3max和T4max分别满足条件：T1max-△Y1≤T3max≤T1max+△Y1并且T2max-△Y1≤T4max≤T2max+△Y1；
设置条件2：如果T3min和T4min分别满足条件：T1min-△Y2≤T3min≤T1min+△Y2并且T2min-△Y2≤T4min≤T2min+△Y2；
如果实体三维模型同时满足条件1和条件2则生产出来的单元式幕墙的构件为合格品；否则单元式幕墙的构件为不合格品。
本公开的实施例提供的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统，如图2所示为本公开的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统结构图，该实施例的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
BIM建模单元，用于将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
模型调优单元，用于对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
实体扫描单元，用于对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
合格品判断单元，用于将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品。
所述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统的示例，并不构成对一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (6)

1.一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
S200，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
S300，对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
S400，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品；
S500，若生产出来的单元式幕墙构件是合格品时，配送单元式幕墙构件到施工现场进行安装；
其中，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型的方法为：
S201，令M为单元式幕墙的构件数量，单元式幕墙的构件的三维模型集合为A={ai}，ai表示第i个构件的三维模型，i取值[1,M],将i的初始值设置为1；
S202，通过loop细分算法对ai和ai+1进行[3,8]次细分，将构件的三维模型ai细分为M1个子区域，以D1={d1i1}表示构件三维模型ai的子区域的集合, d1i1表示第i1个子区域，i1取值[1,M1]；将构件的三维模型ai+1细分为M2个子区域，以D2={d2i2}表示构件三维模型ai+1的子区域的集合, d2i2表示第i2个子区域，i2取值[1, M2]；将i1和i2的初始值都设置为1；
S203，搜索d1i1和d2i2中是否存在有共同的连接点标记的位置，如果不存在则转到步骤S209，如果存在则分别将d1i1对应的应力分布图和d2i2对应的应力分布图灰度化后得到第一灰度图和第二灰度图，当第一灰度图和第二灰度图中的任意一个的平均灰度值大于应力阈值时，记大于第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值最大的灰度图为风险灰度图，若此时第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值相等则在第一灰度图和第二灰度图中随机取一个灰度图作为风险灰度图，令风险灰度图对应的子区域d1i1或者d2i2为危险区域，其中，应力阈值设置为64；
S204，判断与危险区域有共同的边缘线各个子区域的平均灰度值是否全部超过应力阈值，如果全部超过应力阈值则将所有与危险区域有共同的边缘线各个子区域也记为危险区域，继续迭代的判断与危险区域有共同的边缘线各个没有被标记为危险区域的子区域的平均灰度值是否均超过应力阈值，将超过应力阈值的子区域都记为危险区域，直到与危险区域有共同的边缘线各个子区域中存在有子区域的平均灰度值低于应力阈值停止迭代，此时将所有被标记为危险区域的子区域合并得到待优化区域
S205，取待优化区域的边缘线上距离最远的两个点P1和P2，点P1和P2之间线段为L1，取L1的中点P3，在待优化区域的边缘线上取与P3的距离最近的点P4，以P4为端点向P3作射线L2，L2与待优化区域的边缘线的任意一个交点为P5；作由P1、P2、P4和P5四个点构成的空间区域的外接球，令外接球的球心为G1，外接球的半径为R；d1i1的几何中心为G2，d2i2的几何中心为G3；
S206，在子区域的集合D1或者D2中搜索包含在外接球内的所有子区域构成集合D3，
如果集合D3是在集合D1中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai上，则从D2中搜索以G11的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D1记为主集合，集合D2记为从集合，将此时的G11记为G1’点；其中，G11的计算方法为：G11为G3的坐标值加G2的坐标值减G1的坐标值的位置，即G11为外接球的球心G1在构件的三维模型ai+1上的投影位置；
如果集合D3是在集合D2中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai+1上，则从D1中搜索以G12的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D2记为主集合，集合D1记为从集合，将此时的G12记为G1’点；其中，G12的计算方法为：G12为G2的坐标值加上G3的坐标值并减去G1的坐标值的位置，即G12为外接球的球心G1在构件的三维模型ai上的投影位置；球形范围内的所有子区域包括部分区域在球形范围内的子区域；
S207，搜索以G1点为球心，[2R,2.5R] 为半径的球形边界与主集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT；搜索以G1’点为球心，[2R,2.5R]为半径的球形边界与从集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT’；
S208，将以G1点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D3中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的主集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1点和GT点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A1和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A2在三维模型ai上的位置调换；将调换位置后的A1和A2区域中的位置A2区域或者目标区域位置作为正调优区域记录到数据库中；
将以G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D4中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的从集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1’点和GT’点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A3和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A4在三维模型ai+1上的位置调换；将调换位置后的A3和A4区域中的位置A4区域或者目标区域位置作为反调优区域记录到数据库中；
将此时的正调优区域和反调优区域作为ai和ai+1的构件节点；
S209，如果i2≤M2，则令i2的值增加1并转到步骤S203；如果i2＞M2，将i2的值设置为1并转到步骤S210；
S210，如果i1≤M1，则令i1的值增加1并转到步骤S203；如果i1＞M1，将i1的值设置为1并转到步骤S211；
S211，如果i≤M，则令i的值增加1并转到步骤S202；如果i＞M，优化流程结束得到优化模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，其特征在于，在S100中，将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型的方法为：导入单元式幕墙的各个构件的CAD平立面、剖面图纸，提取单元式幕墙的各个构件的所需线并建立轮廓线，建立单元式幕墙的建立构件的曲面轮廓与各个构件的分格线，面板分格后，根据单元式幕墙的节点建立单元式幕墙的各个构件以1:1的比例建立单元式幕墙的各个构件三维模型，整体全模型完成，单元式幕墙的各个构件包括玻璃幕墙的幕墙板块、底座、下转接码、下支撑码、上转接码和上支撑码，三维模型还包括各单元式幕墙各个构件的安装信息，所述安装信息包括幕墙编号、幕墙面积、位置数据、角度数据、尺寸和重量。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，其特征在于，在S100中，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点的方法为：将单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接的位置做相同的标记，或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接的位置做相同的连接点标记，以使得安装的时候连接的位置吻合，其中，将构件相互之间连接面的位置标记为连接点；其中，构件节点是单元式幕墙各个构件相互之间连接点或者构件与施工现场的墙壁的预埋件之间安装的连接点和各个连接点在三维模型上的区域的几何中心点。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，其特征在于，在S100中，进行三维扫描的设备包括摄影测量仪、三维坐标测量机、激光跟踪仪或三坐标测量机。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工方法，其特征在于，在S400中，将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品的方法包括以下步骤：
标记优化模型各个构件的构件节点的正调优区域为W1，记W1的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P11和P21，点坐标P11和P21之间线段为L11，取L11的中点P31，点P31与W1上的点中距离最远的点为P41，若点P31在W1上则直接以P31的坐标作为P41；
标记优化模型各个构件的构件节点的反调优区域为W2，记W2的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P12和P22，点坐标P12和P22之间线段为L22，取L22的中点P32，点P32与W2上的点中距离最远的点的坐标为P42，若点P32在W2上则直接以P32的坐标作为P42；
计算优化模型的正调优区域的对比峰值T1max=Max(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比峰值T2max=Max(μ1x,μ1y,μ1z)、正调优区域的对比谷值T1min=Min(λ1x,λ1y,λ1z)、反调优区域的对比谷值T2min= Min(μ1x,μ1y,μ1z)；
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，Dx(X)、Dy(X)、Dz(X)分别表示坐标X的点在x、y、z方向上的偏导数；X包括P11 P21、P41和P12、P22、P42；Max函数为取最大值的函数；Min函数为取最小值的函数；
计算阈值△Y1=|T1max-T2max|，阈值△Y2= |T1min-T2min|；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的正调优区域对应位置为W3，记W3的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P13和P23，点坐标P13和P23之间线段为L33，取L33的中点P33，点P33与W3上的点中距离最远的点的坐标为P43，若点P33在W3上则直接以P33的坐标作为P43；
标记实体三维模型各个构件的与优化模型的构件节点的反调优区域对应位置为W4，记W4的边缘线上距离最近的两个点的坐标为P14和P24，点坐标P14和P24之间线段为L14，取L14的中点P34，点P34与W4上的点中距离最远的点的坐标为P44，若点P34在W4上则直接以P34的坐标作为P44；
计算实体三维模型的正调优区域的对比峰值T3max=Max(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比峰值T4max=Max(μ2x,μ2y,μ2z)、正调优区域的对比谷值T3min=Min(λ2x,λ2y,λ2z)、反调优区域的对比谷值T4min= Min(μ2x,μ2y,μ2z)；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
设置条件1：如果T3max和T4max分别满足条件：T1max-△Y1≤T3max≤T1max+△Y1并且T2max-△Y1≤T4max≤T2max+△Y1；
设置条件2：如果T3min和T4min分别满足条件：T1min-△Y2≤T3min≤T1min+△Y2并且T2min-△Y2≤T4min≤T2min+△Y2；
如果实体三维模型同时满足条件1和条件2则生产出来的单元式幕墙的构件为合格品；否则单元式幕墙的构件为不合格品。
6.一种基于BIM技术的单元式玻璃幕墙施工系统，其特征在于，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
BIM建模单元，用于将单元式幕墙的二维图纸导入到BIM软件Revit中建立单元式幕墙各个构件的三维模型，在单元式幕墙各个构件的三维模型上标记出各个构件相互之间连接位置或者各个构件准备和建筑物上的楼层预埋件连接位置作为连接的构件节点；
模型调优单元，用于对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型，按照优化模型进行生产单元式幕墙构件；
实体扫描单元，用于对生产出来的单元式幕墙构件进行三维扫描得到单元式幕墙各个构件的实体三维模型；
合格品判断单元，用于将实体三维模型与优化模型进行对比判断生产出来的单元式幕墙构件是否为合格品；
其中，对三维模型上的各个构件节点的位置进行调优得到优化模型的方法为：
S201，令M为单元式幕墙的构件数量，单元式幕墙的构件的三维模型集合为A={ai}，ai表示第i个构件的三维模型，i取值[1,M],将i的初始值设置为1；
S202，通过loop细分算法对ai和ai+1进行[3,8]次细分，将构件的三维模型ai细分为M1个子区域，以D1={d1i1}表示构件三维模型ai的子区域的集合, d1i1表示第i1个子区域，i1取值[1,M1]；将构件的三维模型ai+1细分为M2个子区域，以D2={d2i2}表示构件三维模型ai+1的子区域的集合, d2i2表示第i2个子区域，i2取值[1, M2]；将i1和i2的初始值都设置为1；
S203，搜索d1i1和d2i2中是否存在有共同的连接点标记的位置，如果不存在则转到步骤S209，如果存在则分别将d1i1对应的应力分布图和d2i2对应的应力分布图灰度化后得到第一灰度图和第二灰度图，当第一灰度图和第二灰度图中的任意一个的平均灰度值大于应力阈值时，记大于第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值最大的灰度图为风险灰度图，若此时第一灰度图和第二灰度图中平均灰度值相等则在第一灰度图和第二灰度图中随机取一个灰度图作为风险灰度图，令风险灰度图对应的子区域d1i1或者d2i2为危险区域，其中，应力阈值设置为64；
S204，判断与危险区域有共同的边缘线各个子区域的平均灰度值是否全部超过应力阈值，如果全部超过应力阈值则将所有与危险区域有共同的边缘线各个子区域也记为危险区域，继续迭代的判断与危险区域有共同的边缘线各个没有被标记为危险区域的子区域的平均灰度值是否均超过应力阈值，将超过应力阈值的子区域都记为危险区域，直到与危险区域有共同的边缘线各个子区域中存在有子区域的平均灰度值低于应力阈值停止迭代，此时将所有被标记为危险区域的子区域合并得到待优化区域
S205，取待优化区域的边缘线上距离最远的两个点P1和P2，点P1和P2之间线段为L1，取L1的中点P3，在待优化区域的边缘线上取与P3的距离最近的点P4，以P4为端点向P3作射线L2，L2与待优化区域的边缘线的任意一个交点为P5；作由P1、P2、P4和P5四个点构成的空间区域的外接球，令外接球的球心为G1，外接球的半径为R；d1i1的几何中心为G2，d2i2的几何中心为G3；
S206，在子区域的集合D1或者D2中搜索包含在外接球内的所有子区域构成集合D3，
如果集合D3是在集合D1中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai上，则从D2中搜索以G11的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D1记为主集合，集合D2记为从集合，将此时的G11记为G1’点；其中，G11的计算方法为：G11为G3的坐标值加G2的坐标值减G1的坐标值的位置，即G11为外接球的球心G1在构件的三维模型ai+1上的投影位置；
如果集合D3是在集合D2中找到的子区域构成，即球心G1在构件三维模型ai+1上，则从D1中搜索以G12的位置为球心并且半径为R的球形范围内的所有子区域构成集合D4并将集合D2记为主集合，集合D1记为从集合，将此时的G12记为G1’点；其中，G12的计算方法为：G12为G2的坐标值加上G3的坐标值并减去G1的坐标值的位置，即G12为外接球的球心G1在构件的三维模型ai上的投影位置；球形范围内的所有子区域包括部分区域在球形范围内的子区域；
S207，搜索以G1点为球心，[2R,2.5R] 为半径的球形边界与主集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT；搜索以G1’点为球心，[2R,2.5R]为半径的球形边界与从集合中子区域有交集的各个子区域，依次计算以所述各个子区域的几何中心点为球心R为半径的球形范围内的所有子区域的平均灰度值作为各个子区域的球形区域灰度值，记各个子区域中球形区域灰度值最小的子区域的几何中心点为GT’；
S208，将以G1点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D3中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的主集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1点和GT点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A1和以GT点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai的区域A2在三维模型ai上的位置调换；将调换位置后的A1和A2区域中的位置A2区域或者目标区域位置作为正调优区域记录到数据库中；
将以G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的集合D4中的所有子区域的位置作为源区域位置和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的从集合中所有子区域的位置作为目标区域位置以G1’点和GT’点为源区域位置和目标区域位置的中心将源区域位置和目标区域位置进行位置平移互换，或者，将G1’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A3和以GT’点为球心并且半径为R的球形区域内的三维模型ai+1的区域A4在三维模型ai+1上的位置调换；将调换位置后的A3和A4区域中的位置A4区域或者目标区域位置作为反调优区域记录到数据库中；
将此时的正调优区域和反调优区域作为ai和ai+1的构件节点；
S209，如果i2≤M2，则令i2的值增加1并转到步骤S203；如果i2＞M2，将i2的值设置为1并转到步骤S210；
S210，如果i1≤M1，则令i1的值增加1并转到步骤S203；如果i1＞M1，将i1的值设置为1并转到步骤S211；
S211，如果i≤M，则令i的值增加1并转到步骤S202；如果i＞M，优化流程结束得到优化模型。
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