CN113505424B - 一种线性工程派生构件交互式建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土木水利及交通工程技术领域，公开了一种线性工程派生构件交互式建造方法，其步骤主要包括通过设计平台创建可参数化调控的自适应线性工程派生构件族模型，拾取设计平台中线性工程的相关线段，交互至编程平台并提取点位，通过坐标系转换原理及向量外积定理快速放置点位，拟合并投影获取派生构件族模型的放置定位线，而后基于放置定位线提取派生构件族模型的放置点位，通过自动化布置程序完成派生构件族模型的批量放置。本发明首先通过设计平台完成线性工程派生构件族模型的创建，而后在编程平台实现了派生构件的参数自动化生成。本发明可以很好地提高线性工程派生构件模型的设计精度，同时显著提高了派生构件模型的生成速度。
Description
技术领域
本发明涉及土木水利及交通工程技术领域，特别是一种基于BIM技术，通过创建线性工程派生构件族以及自动化批量放置，实现线性结构派生构件交互式建造的方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。
BIM的设计功能是BIM技术应用的基础，正是因为有设计的模型才能完成后面的一系列BIM功能。因此BIM设计的效率以及精度一直是模型创建过程中对应用BIM技术的一个主要要求。例如Autodesk公司的Revit系列软件，虽然软件本身具有强大的功能，但在模型创建的效率与精度上还需要改进，特别是线性结构的派生构件。在以Revit为平台进行派生构件模型的创建与放置过程中，需要事先计算相关尺寸距离，操作复杂且需花费大量时间，且无法满足不同场合的设计要求。此外，利用Revit平台进行线性结构派生构件模型的放置时，需要人工独立操作调整，耗费大量精力，效率极低。
发明内容
本发明的目的是提供一种线性工程派生构件交互式建造方法，要解决现有软件进行线性工程派生构件模型创建时，效率低下且效果不佳的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
步骤一：在设计平台中进行线性工程派生构件族的创建；
步骤二：在设计平台中打开线性工程模型，并载入已制作完成的派生构件族；
步骤三：直接拾取线性结构模型中的相关线段作为放置定位线，若放置定位线无法直接拾取，则拾取线性工程相关线段作为参考线；
步骤四：基于坐标系转换的轮廓快速放置方法，在步骤三创建的参考线上取点构建三维空间坐标系，以点位代替轮廓，快速放置点集后将其拟合成曲线；
步骤五：将步骤四中拟合成的曲线投影至线性工程模型表面，得到放置派生构件族的放置定位线，作为派生构件在线性工程中的放置位置；
步骤六：在定位线上提取出放置派生构件族的自适应点位，并以此为基础创建自适应点位列表；
步骤七：对步骤六完成的自适应点位列表进行点位分组，创建放置派生构件族的自适应点位组集；
步骤八：在编程平台环境中设计自动化布置程序，完成设计平台中派生构件族的批量放置；
步骤九：完成线性工程派生构件模型的设计。
上述步骤一中创建的线性工程派生构件族为自适应族，但不局限于自适应族。
上述步骤三拾取的线性结构模型中的相关线段可以为模型边缘线、模型中心线，但不局限于此。
上述步骤七创建放置派生构件族的自适应点位组集，每个子集包含两个点位，对应相邻顺序的两个点位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是利用目前主流的BIM软件设计平台，使用编程平台，通过计算机编写程序，进行设计平台与编程平台的交互，利用设计平台创建线性结构派生构件族，通过编程平台编写批量布置程序，完成设计平台中派生构件在线性工程模型上的布置。本发明与其他现有技术对比具有以下几点优势：
1.本发明创建的派生构件族为自适应族，满足派生构件随线性工程走势放置的要求，使用更为简易。
2.本发明采用基于坐标系转换的轮廓快速放置方法，在参考线上取点构建三维空间坐标系，以点位代替轮廓，快速放置点集后将其拟合成曲线。
3.本发明通过编程平台设计了一种自动化布置程序，完成设计平台中派生构件自适应族的批量放置，节省了大量时间精力。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的总流程图。
图2是构建三维空间坐标系流程图。
图3是创建放置点位顺序列表流程图。
图4是线性工程派生构件模型示例完成图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明技术方案，并不限于本发明。
实施例是以道路工程的行车标线为例进行说明的。
本实施例中的模型是利用Autodesk公司发布的BIM设计平台Revit软件和其二次开发平台Dynamo进行设计的，操作步骤如下(参见图1)：
步骤一：在设计平台中进行线性工程派生构件族的创建；
1.新建族文件，选择公制常规模型族样板；
2.绘制参照平面，调用模型线创建矩形图形，添加高、宽的尺寸标注，使其与参照平面锁定，以参数驱动高、宽，完成行车标线族轮廓的创建；
3.创建自适应族，选择自适应公制常规模型族样板，新建两个自适应点，绘制参照线连接两自适应点，并在参照线上放置一个参照点；
4.将行车标线族轮廓载入自适应点1和参照点的竖直平面，并选中两点的轮廓创建实心形状，即为行车标线族；
5.在自适应族中关联轮廓的线高、线宽参数以控制标线族的高宽；
6.创建虚线规格参数用于关联参照点的规格化曲线参数，以控制行车标线的虚、实线变化。
步骤二：在设计平台中打开线性工程模型，并载入已制作完成的派生构件自适应族；
步骤三：直接拾取线性结构模型中的相关线段作为放置定位线。若放置定位线无法直接拾取，则拾取线性工程相关线段作为参考线；
1.Dynamo环境中使用Select Model Element节点拾取道路边线或道路中线。
步骤四：基于坐标系转换的轮廓快速放置方法，在步骤三创建的参考线上取点构建三维空间坐标系(参见图2)，以点位代替轮廓，快速放置点集后将其拟合成曲线；
1.输入行车标线距道路边线或道路中线的距离；
2.输入道路横坡坡度；
3.调用Point.ByCoordinates节点创建点位；
4.调用节点Curve.PointAtParameter获取在参考线上指定参数点位的点即新建坐标原点；
5.使用节点Curve.TangentAtParameter获取参考线上指定参数点位的切向量，获取Z轴的正向向量；
6.已知参考线垂直剖面方向的向量，为Y轴的正向向量。通过Vector.Cross函数进行两向量的叉积运算，得到与两向量都垂直的法向量，为X轴的正向向量；
7.基于三互相垂直的向量，使用CoordinateSystem.ByOriginVectors函数新建三维空间直角坐标系；
8.基于新建的三维空间直角坐标系，快速放置点集，并拟合成曲线。
步骤五：将步骤四中拟合成的曲线投影至线性工程模型表面，得到派生构件族的放置定位线，作为派生构件在线性工程中的放置位置；
1.调用SelectFace节点拾取道路表面Surface图形；
2.使用Geometry.Translate节点，将步骤四的曲线往Z轴正方向偏移1米；
3.调用Surface.ProjectInputOnto节点，将偏移后的定位线往Z轴负方向投影至道路表面Surface，其相交线即为行车标线族的定位线；
4.调用ModelCurve.ByCurve节点将该定位线输出至Revit的线图元；
5.将相交线往Z轴正方向移一个行车标线高度的距离，得到放置行车标线族的定位线。
步骤六：在定位线上提取出放置派生构件族的自适应点位，并以此为基础创建放置点位顺序列表(参见图3)；
1.调用Curve.StartPoint节点提取定位线的起始点位；
2.调用Curve.EndPoint节点提取定位线的末端点位；
3.输入给定线段长度数据，若放置车道实线，则为道路标线长度，若放置虚线，则为车道虚线与虚线间距之和；
4.调用Curve.PointsAtSegmentLengthFromPoint节点，该节点可返回从给定点开始，以给定线段长度沿曲线均匀分布的点，给定点即起始点；
5.将起始点位、均分点位和末端点位合并至同一列表，最终得到自起点开始，沿走向均分至终点的放置自适应族顺序点位。
步骤七：对步骤六完成的自适应点位列表进行点位分组，创建放置派生构件族的自适应点位组集；
1.调用List.DropItems节点，删除放置点位顺序列表的最后一项；
2.调用List.DropItems节点，删除放置点位顺序列表的第一项；
3.再调用ListCreate节点将两个点位子列表以同层级的方式合并为一个列表；
4.最终调用List.Transpose节点进行列表矩阵的转置，完成自适应点位组集的创建；
步骤八：在编程平台环境中设计自动化布置程序，完成设计平台中派生构件自适应族的批量放置；
1.调用FamilyTypes节点，选择族类型；
2.调用AdaptiveComponent.ByPoints节点，依据自适应点位组集放置行车标线自适应族。
3.因行车标线有虚、实之分，当为车道实线时，调用Element.SetParameterByName节点，将虚线规格参数调整为1；当为车道虚线时，输入虚线长度a以及虚线间距b，虚线规格参数为a/(a+b)。
步骤九：完成线性工程派生构件模型的设计(参见图4示例)。
所述所有步骤中的计算和判定是通过是使用DesignScript语言并调用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件的应用程序编程接口中的相关函数来实现的。
本发明可适用于所有线性工程派生构建的建造过程，不论线性工程的结构形式如何，不论派生构件的形式如何，相关参数的数值如何，都可以使用本发明进行快速建造，并依据设计模型施工。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本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、改进及替代，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 (1)
1.一种线性工程派生构件交互式建造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：在设计平台中进行线性工程派生构件族的创建；
步骤二：在设计平台中打开线性工程模型，并载入已制作完成的派生构件族；
步骤三：直接拾取线性结构模型中的相关线段作为放置定位线，若放置定位线无法直接拾取，则拾取线性工程相关线段作为参考线；
步骤四：基于坐标系转换的轮廓快速放置方法，在步骤三创建的参考线上取点构建三维空间坐标系，以点位代替轮廓，快速放置点集后将其拟合成曲线；
步骤五：将步骤四中拟合成的曲线投影至线性工程模型表面，得到放置派生构件族的放置定位线，作为派生构件在线性工程中的放置位置；
步骤六：在定位线上提取出放置派生构件族的自适应点位，并以此为基础创建自适应点位列表；
步骤七：对步骤六完成的自适应点位列表进行点位分组，创建放置派生构件族的自适应点位组集；
步骤八：在编程平台环境中设计自动化布置程序，完成设计平台中派生构件族的批量放置；
步骤九：完成线性工程派生构件模型的设计。
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