CN113538653B - 一种基于bim模型的五通球导出管位置调整的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法及系统。该方法：安装上升管，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量；创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，对所述BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量标；将三维实体空间坐标与三维模型空间坐标对比；计算并修正所述导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标；对导出管的实体位置进行调整。本发明使用全站仪测量得到上升管三维实体空间坐标，对比BIM三维模型上三维模型空间坐标，分析计算上升管的安装偏差值，以调整导出管的位置可抵消了上升管的安装误差，精确指导待安装构件的拼装，保证了拼装质量。

Description

一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法及系统
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体而言，涉及一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法及系统。
背景技术
近十年来，全国冶金行业产能迅速扩张，出现了许多的新建、改扩建工程。在这些工程当中，不缺少特大型高炉工程，这种特大型高炉的上升管和下降管 之间采用了一种新型的连接方式，即采用五通球与导出管即上升管和下降管进行连接。
中国公开号为：CN 105441614 B，公开了一种高炉五通球组对方法，具体步骤包括，搭设组对平台，在组队平台上划出定位点、定位线和固定托架立柱的位置，安装固定托架和五通球支座，上升管、下降管和五通球吊装就位、组装。该方法利用二维平面投影的方法，将各开孔及导出管控制点位置投影到拼装平台平面上，得到各控制点的相对位置，拼装现场根据这些位置关系搭设平台，安装固定托架，对五通球进行开孔并安装上升管和下降管导出管。
上述技术方案提供的高炉五通球组对方法，仅根据设计图纸的理论相对位置来拼装五通球吊装结构，可能导致吊装结构难以准确和已经安装的上升管对接的问题，尤其是，影响五通球导出管和上升管之间的对接质量，浪费安装时间，增加施工成本，同时增加高空施工的危险性。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法及系统，旨在解决现有五通球组对位置不准确导致难以对接的问题。
一方面，本发明提出了一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，该方法如下步骤：实体测量步骤，安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标；模型测量步骤，创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对所述BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标；坐标对比步骤，将所述实体测量步骤得到的三维实体空间坐标与所述模型测量步骤得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值；位置计算步骤，根据所述坐标对比步骤得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正所述导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离；位置调整步骤，根据所述位置计算步骤计算的相对理论安装坐标以及相对距离，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，在所述模型测量步骤中，利用Revit软件对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，在所述模型测量步骤中，利用Revit软件，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，在所述位置调整步骤中，在调整导出管位置调整后，采用全站仪校核导出管的相对安装坐标。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，在所述位置调整步骤后，该方法还包括如下步骤：五通球安装步骤，将五通球球体固定至所述位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至所述上升管上。
本发明提供的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，使用全站仪测量得到已经安装就位的上升管关键点三维实体空间坐标，对比BIM三维模型上相应点的三维模型空间坐标，分析计算上升管的安装偏差值，根据安装偏差值及导出管与五通球的相对位置关系，精确调整导出管的位置以调整导出管上与五通球球体连接的拼装位置，进而抵消了上升管的安装误差，精确指导待安装构件的拼装，保证了拼装质量；解决上升管安装误差难分析、五通球及导出管拼装精度难以控制，导致吊装阶段上升管与导出管难以快速精确拼装对接的问题。同时，该方法合理的利用了BIM模型中快速查询模型三维空间坐标的功能，实现了BIM三维模型一模多用的价值，并且，BIM三维模型直观、高效，且通过对比三维坐标的方法复测拼装结构更加便捷、准确；根据结构上相同连接点三维空间坐标一致的原理，巧妙的使用全站仪和BIM模型测量结构控制点的空间坐标，快速计算出已安装结构的安装误差，并精确指导待安装构件的拼装，保证了拼装质量；另外，使用全站仪测量构件空间坐标相对于卷尺、水准仪、经纬仪等方式更加高效、精准，使用BIM模型测量构件空间坐标相比二维设计图纸上测量的相对距离更加直观、便捷、准确，且结果容易校核。该方法还可适用于各类钢结构安装误差分析以及指导复杂钢结构精确拼装的问题，是一种高效、精准的测量分析方法。
另一方面，本发明还提出了一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，该系统包括：实体测量模块，用于安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标；模型测量模块，用于创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对所述BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标；坐标对比模块，用于将所述实体测量模块得到的三维实体空间坐标与所述模型测量模块得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值；位置计算模块，用于根据所述坐标对比模块得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正所述导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离；位置调整模块，用于校核导出管相对于拼装平台中心点的相对实体安装坐标以及相对距离，并根据所述位置计算模块计算的相对理论安装坐标，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，所述模型测量模块用于利用Revit软件对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，所述模型测量步骤模块用于利用Revit软件，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，所述位置调整模块用于在调整导出管位置调整后，采用全站仪校核导出管的相对安装坐标。
进一步地，上述基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，该系统还包括：五通球安装模块，用于将五通球球体固定至所述位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至所述上升管上。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法的流程框图；
图2为本发明实施例提供的已安装上升管模型的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的高炉的BIM三维模型的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的导出管相对于拼装平台中心点安装位置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的安装就位五通球结构的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统的结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
方法实施例：
参见图1，其为本发明实施例提供的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法的流程框图。如图所示，该方法包括如下步骤：
实体测量步骤S1，安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标。
具体地，五通球位于高炉粗煤气系统最顶部，连接4根高炉煤气上升管与1根高炉煤气下降管。五通球球体采取分段分片运输至施工现场进行拼装及安装，上升管顶部的四根导出管与五通球球体在地面组装，然后随五通球整体吊装至已经就位的上升管管口进行连接，如果五通球球体上的四根导出管安装精度偏差过大，就会影响与上升管管口对接质量，浪费安装时间，增加施工成本，同时增加高空施工的危险性。故，本申请中，首先，安装上升管；然后，在上升管最后一段安装就位后，采用全站仪，将其坐标系调整成设计坐标系，对四根上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标。其中，上升管安装后的结构模型如图2所示，上升管的安装位置可参考四根上升管模型1的设置位置。
模型测量步骤S2，创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标。
具体地，首先，依据设计图纸创建高炉的BIM三维模型，如图3所示，其包括四根上升管模型1、四个导出管模型2、一个五通球球体模型、和一根下降管模型4；然后，在Revit软件中，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，即依据设计图纸上标识的坐标和方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配例如可将模型坐标调整至和设计坐标一致，以便于后续比较计算；最后，在高炉的三维模型中同样测量四根上升管管口的最高点和最低点的三维模型空间坐标。
坐标对比步骤S3，将实体测量步骤得到的三维实体空间坐标与模型测量步骤得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值。
具体地，将实体测量步骤S2中实测点的三维实体空间坐标和模型测量步骤中模型上相同点的三维模型空间坐标做对比，得到已安装就位的上升管管口的安装偏差值。
位置计算步骤S4，根据坐标对比步骤得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离。
具体地，如图4所示，根据坐标对比步骤S3得到的上升管管口的安装偏差值、设计图中导出管与五通球之间的相对设计位置，计算并修正导出管相应点即与全站仪测量的上升管管口最高点和最低点相连接的点相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离。
位置调整步骤S5，根据位置计算步骤计算的相对理论安装坐标，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
具体地，根据位置计算步骤S4计算的相对理论安装坐标以及相对距离，精确调整导出管的安装位置，并使用全站仪再次校核导出管的相对安装坐标，直到导出管的相对安装坐标偏差在预设范围之内；其中，预设范围可以根据实际情况确定其容许范围，本实施例中对其不做任何限定。
五通球安装步骤S6，将五通球球体固定至位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至上升管上。
具体地，在位置调整步骤S5中导出管位置调整后，焊接加劲板使其与五通球球体固定；并将其整体安装至实体测量步骤S1中已安装就位的上升管上；其中，安装就位的五通球结构模型如图5所示。
综上，本实施例提供的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，使用全站仪测量得到已经安装就位的上升管关键点三维实体空间坐标，对比BIM三维模型上相应点的三维模型空间坐标，分析计算上升管的安装偏差值，根据安装偏差值及导出管与五通球的相对位置关系，精确调整导出管的位置以调整导出管上与五通球球体连接的拼装位置，进而抵消了上升管的安装误差，精确指导待安装构件的拼装，保证了拼装质量；解决上升管安装误差难分析、五通球及导出管拼装精度难以控制，导致吊装阶段上升管与导出管难以快速精确拼装对接的问题。同时，该方法合理的利用了BIM模型中快速查询模型三维空间坐标的功能，实现了BIM三维模型一模多用的价值，并且，BIM三维模型直观、高效，且通过对比三维坐标的方法复测拼装结构更加便捷、准确；根据结构上相同连接点三维空间坐标一致的原理，巧妙的使用全站仪和BIM模型测量结构控制点的空间坐标，快速计算出已安装结构的安装误差，并精确指导待安装构件的拼装，保证了拼装质量；另外，使用全站仪测量构件空间坐标相对于卷尺、水准仪、经纬仪等方式更加高效、精准，使用BIM模型测量构件空间坐标相比二维设计图纸上测量的相对距离更加直观、便捷、准确，且结果容易校核。该方法还可适用于各类钢结构安装误差分析以及指导复杂钢结构精确拼装的问题，是一种高效、精准的测量分析方法。
系统实施例：
参见图6，其为本发明实施例提供的基于BIM进行多个单体模型精确定位的合并系统的结构框图。如图所示，该合并系统包括：实体测量模块100、模型测量模块200、坐标对比模块300、位置计算模块400、位置调整模块500；其中，实体测量模块100用于安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标；模型测量模块200用于创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标；坐标对比模块300用于将实体测量模块得到的三维实体空间坐标与模型测量模块得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值；位置计算模块400用于根据坐标对比模块得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离；位置调整模块500用于校核导出管相对于拼装平台中心点的相对实体安装坐标以及相对距离，并根据位置计算模块计算的相对理论安装坐标，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
优选地，模型测量模块200用于利用Revit软件对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
进一步优选地，模型测量步骤模块200用于利用Revit软件，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
优选地，位置调整模块500用于在调整导出管位置调整后，采用全站仪校核导出管的相对安装坐标。
优选地，该系统还包括：五通球安装模块600；其中，五通球安装模块600用于将五通球球体固定至位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至上升管上。
其中，实体测量模块100、模型测量模块200、坐标对比模块300、位置计算模块400、位置调整模块500的具体实施过程参见上述方法实施例即可，本实施例在此不再赘述。
由于方法实施例具有上述效果，所以该系统实施例也具有相应的技术效果。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，其特征在于，包括如下步骤：
实体测量步骤，安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标；
模型测量步骤，创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对所述BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标；
坐标对比步骤，将所述实体测量步骤得到的三维实体空间坐标与所述模型测量步骤得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值；
位置计算步骤，根据所述坐标对比步骤得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正所述导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离；
位置调整步骤，根据所述位置计算步骤计算的相对理论安装坐标以及相对距离，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，其特征在于，
在所述模型测量步骤中，利用Revit软件对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
3.根据权利要求2所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，其特征在于，
在所述模型测量步骤中，利用Revit软件，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
4.根据权利要求1至3任一项所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，其特征在于，
在所述位置调整步骤中，在调整导出管位置调整后，采用全站仪校核导出管的相对安装坐标。
5.根据权利要求1至3任一项所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的方法，其特征在于，在所述位置调整步骤后，还包括如下步骤：
五通球安装步骤，将五通球球体固定至所述位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至所述上升管上。
6.一种基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，其特征在于，包括：
实体测量模块，用于安装上升管，采用全站仪并将其坐标系调整成设计坐标系后，对各上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应实体点位的三维实体空间坐标；
模型测量模块，用于创建高炉的BIM三维模型并对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配后，对所述BIM三维模型的上升管管口的最高点和最低点进行测量，得到相应模型点位的三维模型空间坐标；
坐标对比模块，用于将所述实体测量模块得到的三维实体空间坐标与所述模型测量模块得到的三维模型空间坐标对比，得到上升管管口的安装偏差值；
位置计算模块，用于根据所述坐标对比模块得到的上升管管口的安装偏差值、导出管与五通球之间的相对设计位置关系，计算并修正所述导出管相对于拼装平台中心点的相对理论安装坐标以及相对距离；
位置调整模块，用于校核导出管相对于拼装平台中心点的相对实体安装坐标以及相对距离，并根据所述位置计算模块计算的相对理论安装坐标，对导出管的实体位置进行调整，直至导出管的相对实体安装坐标和相对理论安装坐标之间的偏差在预设范围之内。
7.根据权利要求6所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，其特征在于，
所述模型测量模块用于利用Revit软件对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
8.根据权利要求7所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，其特征在于，
所述模型测量步骤模块用于利用Revit软件，依据高炉中点位的设计坐标和设计方位，使用软件项目基点和测量基点的功能，对BIM三维模型的模型坐标进行调整，使其与设计坐标相适配。
9.根据权利要求6至8任一项所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，其特征在于，
所述位置调整模块用于在调整导出管位置调整后，采用全站仪校核导出管的相对安装坐标。
10.根据权利要求6至8任一项所述的基于BIM模型的五通球导出管位置调整的系统，其特征在于，还包括：
五通球安装模块，用于将五通球球体固定至所述位置调整步骤位置调整后的导出管上，并整体安装至所述上升管上。
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