CN116957301B - 一种装配式建筑建造系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种装配式建筑建造系统，本发明涉及木质建筑的装配领域，包括装配管理模块、物流管理模块、识别检测模块和装配执行模块，所述装配管理模块用于输入建筑装配流程数据并对流程数据进行解析，所述物流管理模块用于存储并运输建筑元件，所述识别检测模块用于对建筑元件进行检测识别，所述装配执行模块用于将建筑元件进行组装装配；本系统通过对由建筑元件构成的建筑构件进行管理，能够有效地将各个建筑元件有序的进行装配，实现装配式建筑的自动建造，降低人力成本。

Description

一种装配式建筑建造系统
技术领域
本发明涉及木质建筑的装配领域，具体涉及一种装配式建筑建造系统。
背景技术
现有的建筑建造通常需要大量的施工人员在工地直接进行作业，效率较低且人工成本较高，而装配式建筑能够线批量地在工厂建造建筑元件，在工地将建筑元件进行拼装来建造建筑，这种方式效率高，人工成本低，但在具体装配时会存在大量问题，因此需要一种系统对建筑元件进行装配时的过程进行管理，实现高度自动化建造。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
现在已经开发出了很多建造系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的建造方案有如公开号为CN116005795A所公开的方案，这些方案一般包括：装配组件、预制墙体和预制屋顶，所述预制墙体和预制屋顶通过装配组件连接，所述装配组件包括固定部、浇筑部和连接部；所述浇筑部通过固定部分别固定在所述预制墙体和预制屋顶上，所述连接部设于所述浇筑部内，当所述固定部固定在所述预制墙体和预制屋顶上时所述连接部连接所述预制墙体和所述预制屋顶，所述固定部的外壁上设有滑轮，所述滑轮上绕设钢缆，钢缆的一端固定在预制墙体上，钢缆的另一端绕设在所述滑轮上。但这种方案仅提供了建筑元件，未能提供一种系统对建筑元件的装配过程进行管理，在实际装配过程中仍然需要大量人力进行作业。
发明内容
本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种装配式建筑建造系统。
本发明采用如下技术方案：
一种装配式建筑建造系统，包括装配管理模块、物流管理模块、识别检测模块和装配执行模块；
所述装配管理模块用于输入建筑装配流程数据并对流程数据进行解析，所述物流管理模块用于存储并运输建筑元件，所述识别检测模块用于对建筑元件进行检测识别，所述装配执行模块用于将建筑元件进行组装装配；
所述装配管理模块包括输入单元、解析单元和输出单元，所述输入单元用于输入需要建造的建筑信息、所需的建筑元件信息以及装配建筑的流程信息，所述解析单元用于对装配建筑的流程信息进行解析得到执行指令，所述输出单元用于将执行指令按照顺序发送给所述物流管理模块和装配执行模块；
所述识别检测模块包括画面拍摄单元和元件检测单元，所述画面拍摄单元用于拍摄所述元件移送单元上的建筑元件，所述元件检测单元用于对拍摄的画面进行分析确认建筑元件的类型；
所述装配执行模块包括校准装配单元、构件管理单元和构件固定单元，所述校准装配单元用于将建筑元件与建筑元件、建筑元件与建筑构件、建筑构件与建筑构件进行组装，所述构件管理单元用于记录现有的建筑构件信息，所述构件固定单元用于将建筑构件固定在地面；
进一步的，所述解析单元包括定位检索处理器和编码解析处理器，所述定位检索处理器用于从流程信息的序列中获取一个编码配对信息并确定其中两个编码的装配类型，所述编码解析处理器用于从编码信息中提取出编号信息，基于新元件类型的编号信息生成获取指令，基于半成品类型的编号信息生成目标指令；
进一步的，所述元件检测单元包括特征寄存器和图像分析处理器，所述特征寄存器中保存了每类建筑元件的特征数据，所述图像分析处理器用于对拍摄的图像进行分析处理，并将分析结果与特征数据比较确定建筑元件的类型；
所述图像分析处理器对图像进行分析的过程包括如下步骤：
S1、获取图像中建筑元件的边缘信息；
S2、基于边缘信息确定一个外接圆，统计出外接圆与边缘信息的接触点数量n；
S3、将接触点与外接圆的圆心连接，将外接圆切割成n个部分；
S4、计算出每个切割部分的面积，用表示，i为切割部分的序号，以面积最小的切割部分为序号1，然后以顺时针方向排序；
S5、计算出每个切割部分中建筑元件的面积占比，用表示；
S6、构建一个矩阵A：
；
S7、将矩阵A与变化矩阵B相乘，得到一个2*2的特征矩阵D，其中，变化矩阵B为：
；
进一步的，所述构件管理单元构件编码处理器和第二指令处理器，所述构件编码处理器用于生成建筑构件的编码信息，所述第二指令处理器用于对接收的目标指令进行处理；
所述构件编码处理器根据下式生成新建筑构件的编号Code3：
；
其中，为第一个编码的编号，x1为第一个编码的序号，/>为第二个编码的编号，x2为第二个编码的序号，L为编号的长度；
进一步的，所述第二指令处理器未接收到目标指令而所述物流管理模块运输两个建筑元件过来时，直接由所述校准装配单元对两个建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到一个目标指令而所述物流管理模块运输一个建筑元件过来时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的建筑构件，所述校准装配单元将该建筑构件与建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到两个目标指令时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的两个建筑构件，所述校准装配单元将这两个建筑构件进行装配。
本发明所取得的有益效果是：
本系统能够对建筑元件进行智能识别分析，确保正确的建筑元件用于装配过程，同时为每个新装配的建筑构件生成对应的编码，通过编码能够快速的了解到其含有的建筑元件，并在建筑构件的装配过程中确保正确的建筑构件用于装配过程，整个装配过程高度自动化，有效的提高了效率并降低了人力成本。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明整体结构框架示意图；
图2为本发明装配管理模块构成示意图；
图3为本发明解析单元构成示意图；
图4为本发明元件检测单元构成示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
实施例一：本实施例提供了一种装配式建筑建造系统，结合图1，包括装配管理模块、物流管理模块、识别检测模块和装配执行模块；
所述装配管理模块用于输入建筑装配流程数据并对流程数据进行解析，所述物流管理模块用于存储并运输建筑元件，所述识别检测模块用于对建筑元件进行检测识别，所述装配执行模块用于将建筑元件进行组装装配；
所述装配管理模块包括输入单元、解析单元和输出单元，所述输入单元用于输入需要建造的建筑信息、所需的建筑元件信息以及装配建筑的流程信息，所述解析单元用于对装配建筑的流程信息进行解析得到执行指令，所述输出单元用于将执行指令按照顺序发送给所述物流管理模块和装配执行模块；
所述识别检测模块包括画面拍摄单元和元件检测单元，所述画面拍摄单元用于拍摄所述元件移送单元上的建筑元件，所述元件检测单元用于对拍摄的画面进行分析确认建筑元件的类型；
所述装配执行模块包括校准装配单元、构件管理单元和构件固定单元，所述校准装配单元用于将建筑元件与建筑元件、建筑元件与建筑构件、建筑构件与建筑构件进行组装，所述构件管理单元用于记录现有的建筑构件信息，所述构件固定单元用于将建筑构件固定在地面；
所述解析单元包括定位检索处理器和编码解析处理器，所述定位检索处理器用于从流程信息的序列中获取一个编码配对信息并确定其中两个编码的装配类型，所述编码解析处理器用于从编码信息中提取出编号信息，基于新元件类型的编号信息生成获取指令，基于半成品类型的编号信息生成目标指令；
所述元件检测单元包括特征寄存器和图像分析处理器，所述特征寄存器中保存了每类建筑元件的特征数据，所述图像分析处理器用于对拍摄的图像进行分析处理，并将分析结果与特征数据比较确定建筑元件的类型；
所述图像分析处理器对图像进行分析的过程包括如下步骤：
S1、获取图像中建筑元件的边缘信息；
S2、基于边缘信息确定一个外接圆，统计出外接圆与边缘信息的接触点数量n；
S3、将接触点与外接圆的圆心连接，将外接圆切割成n个部分；
S4、计算出每个切割部分的面积，用表示，i为切割部分的序号，以面积最小的切割部分为序号1，然后以顺时针方向排序；
S5、计算出每个切割部分中建筑元件的面积占比，用表示；
S6、构建一个矩阵A：
；
S7、将矩阵A与变化矩阵B相乘，得到一个2*2的特征矩阵D，其中，变化矩阵B为：
；
所述构件管理单元构件编码处理器和第二指令处理器，所述构件编码处理器用于生成建筑构件的编码信息，所述第二指令处理器用于对接收的目标指令进行处理；
所述构件编码处理器根据下式生成新建筑构件的编号Code3：
；
其中，为第一个编码的编号，x1为第一个编码的序号，/>为第二个编码的编号，x2为第二个编码的序号，L为编号的长度；
所述第二指令处理器未接收到目标指令而所述物流管理模块运输两个建筑元件过来时，直接由所述校准装配单元对两个建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到一个目标指令而所述物流管理模块运输一个建筑元件过来时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的建筑构件，所述校准装配单元将该建筑构件与建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到两个目标指令时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的两个建筑构件，所述校准装配单元将这两个建筑构件进行装配。
实施例二：本实施例包含了实施例一中的全部内容，提供了一种装配式建筑建造系统，包括装配管理模块、物流管理模块、识别检测模块和装配执行模块，所述装配管理模块用于输入建筑装配流程数据并对流程数据进行解析，所述物流管理模块用于存储并运输建筑元件，所述识别检测模块用于对建筑元件进行检测识别，所述装配执行模块用于将建筑元件进行组装装配；
结合图2，所述装配管理模块包括输入单元、解析单元和输出单元，所述输入单元用于输入需要建造的建筑信息、所需的建筑元件信息以及装配建筑的流程信息，所述解析单元用于对装配建筑的流程信息进行解析得到执行指令，所述输出单元用于将执行指令按照顺序发送给所述物流管理模块和装配执行模块；
所述物流管理模块包括元件存储单元和元件移送单元，所述元件存储单元根据元件分类存储放置建筑元件，所述元件移送单元根据执行指令从所述元件存储单元中获取对应的建筑元件并进行移送；
所述识别检测模块包括画面拍摄单元和元件检测单元，所述画面拍摄单元用于拍摄所述元件移送单元上的建筑元件，所述元件检测单元用于对拍摄的画面进行分析确认建筑元件的类型；
所述装配执行模块包括校准装配单元、构件管理单元和构件固定单元，所述校准装配单元用于将建筑元件与建筑元件、建筑元件与建筑构件、建筑构件与建筑构件进行组装，所述构件管理单元用于记录现有的建筑构件信息，所述构件固定单元用于将建筑构件固定在地面；
所述建筑构件指包含至少两个建筑元件的组合体；
所述输入单元包括交互界面处理器和建筑信息寄存器，所述交互界面处理器用于提供一个输入界面，所述输入界面能够检测识别到预设格式的文件，在检测到正确的文件后，将输入的文件发送至所述建筑信息寄存器，所述建筑信息寄存器用于保存接收的文件，所述交互界面处理器还能够提供一个选择界面，所述选择界面能够显示所述建筑信息寄存器中保存的所有文件对应的建筑画面，通过选择一个建筑画面，所述交互界面处理器将对应的文件发送至所述解析单元；
文件中的建筑元件信息包括每个建筑元件的编号和数量，文件中的流程信息为两个建筑元件的编码配对信息组成的序列，建筑元件的编码由编号和序号构成，建筑元件的编号用于表示建筑元件的类型，建筑元件的序号用于区分同一类型的两个建筑元件；
结合图3，所述解析单元包括定位检索处理器和编码解析处理器，所述定位检索处理器用于从所述序列中获取一个编码配对信息并确定其中两个编码的装配类型，所述装配类型包括新元件类型和半成品类型，所述新元件类型指未在过去的编码配对信息中出现，需要从元件存储单元中获取的建筑元件，所述半成品类型指已在过去的编码配对信息中出现并与其他建筑元件进行装配的建筑元件，所述编码解析处理器用于从编码信息中提取出编号信息，基于新元件类型的编号信息生成获取指令，基于半成品类型的编号信息生成目标指令，获取指令通过所述输出单元发送给所述物流管理模块，目标指令通过所述输出单元发送给所述装配执行模块；
所述元件存储单元包括装载器件和定位组件，每个装载器件用于放置一类建筑元件，所述定位组件用于定位每类建筑元件对应的装载器件的位置信息；
所述元件移送单元包括第一指令处理器和运输器件，所述第一指令处理器用于接收获取指令并对获取指令进行处理，所述运输器件用于承载并运输建筑元件；
所述第一指令处理器在接收到获取指令后，将获取指令中的编号信息发送给所述定位组件并接收所述定位组件反馈的位置信息，所述第一指令处理器将位置信息发送给所述运输器件，所述运输器件根据位置信息移动到指定位置获取到对应的建筑元件；
结合图4，所述元件检测单元包括特征寄存器和图像分析处理器，所述特征寄存器中保存了每类建筑元件的特征数据，所述图像分析处理器用于对拍摄的图像进行分析处理，并将分析结果与特征数据比较确定建筑元件的类型；
所述图像分析处理器对图像进行分析的过程包括如下步骤：
S1、获取图像中建筑元件的边缘信息；
S2、基于边缘信息确定一个外接圆，统计出外接圆与边缘信息的接触点数量n；
S3、将接触点与外接圆的圆心连接，将外接圆切割成n个部分；
S4、计算出每个切割部分的面积，用表示，i为切割部分的序号，以面积最小的切割部分为序号1，然后以顺时针方向排序；
S5、计算出每个切割部分中建筑元件的面积占比，用表示；
S6、构建一个矩阵A：
；
S7、将矩阵A与变化矩阵B相乘，得到一个2*2的特征矩阵D，其中，变化矩阵B为：
；
所述图像分析处理器将计算得到的特征矩阵D与存储的特征数据比较，将差异性最小的特征数据对应的建筑元件编号反馈给所述元件移送单元，所述元件移送单元确定建筑元件无误后，将承载的建筑元件运输至装配执行模块；
所述校准装配单元包括校准定位器件和平移装配器件，所述校准定位器件用于将两个建筑元件或建筑构件根据装配要求进行位置固定，所述平移装配器件用于对其中一个建筑元件或建筑构件执行平移操作，使得两个建筑元件或建筑构件组合成一个建筑构件；
所述构件管理单元构件编码处理器和第二指令处理器，所述构件编码处理器用于生成建筑构件的编码信息，所述第二指令处理器用于对接收的目标指令进行处理；
当所述第二指令处理器未接收到目标指令而所述元件移送单元运输两个建筑元件过来时，直接由所述校准装配单元对两个建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到一个目标指令而所述元件移动单元运输一个建筑元件过来时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的建筑构件，所述校准装配单元将该建筑构件与建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到两个目标指令时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的两个建筑构件，所述校准装配单元将这两个建筑构件进行装配；
所述构件编码处理器根据下式生成新建筑构件的编号Code3：
；
其中，为第一个编码的编号，x1为第一个编码的序号，/>为第二个编码的编号，x2为第二个编码的序号，L为编号的长度；
新建筑构件的序号为该建筑构件包含的建筑元件的数量；
所述第二指令处理器对目标指令的处理过程包括如下步骤：
S21、获取目标指令中的编码信息；
S22、获取现有的一个建筑构件的编码信息；
S23、获取m-1个已装配的建筑元件的编码信息；
S24、根据下式计算出判断值：
；
其中，code4为步骤S21中获取的编码信息的编号，x4为步骤S21中获取的编码信息的序号，为步骤S23中获取的第i个编码信息的编号，为步骤S23中获取的第i个编码信息的序号，m为步骤S22中获取的编码信息的序号；
S25、重复步骤S23和步骤S24直至为0，表示步骤S22中找到的建筑构件为需要确定的建筑构件，若/>始终不为0，返回步骤S22。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (1)

1.一种装配式建筑建造系统，其特征在于，包括装配管理模块、物流管理模块、识别检测模块和装配执行模块；
所述装配管理模块用于输入建筑装配流程数据并对流程数据进行解析，所述物流管理模块用于存储并运输建筑元件，所述识别检测模块用于对建筑元件进行检测识别，所述装配执行模块用于将建筑元件进行组装装配；
所述物流管理模块包括元件存储单元和元件移送单元，所述元件存储单元根据元件分类存储放置建筑元件，所述元件移送单元根据执行指令从所述元件存储单元中获取对应的建筑元件并进行移送；
所述识别检测模块包括画面拍摄单元和元件检测单元，所述画面拍摄单元用于拍摄所述元件移送单元上的建筑元件，所述元件检测单元用于对拍摄的画面进行分析确认建筑元件的类型；
所述装配执行模块包括校准装配单元、构件管理单元和构件固定单元，所述校准装配单元用于将建筑元件与建筑元件、建筑元件与建筑构件、建筑构件与建筑构件进行组装，所述构件管理单元用于记录现有的建筑构件信息，所述构件固定单元用于将建筑构件固定在地面；
所述元件检测单元包括特征寄存器和图像分析处理器，所述特征寄存器中保存了每类建筑元件的特征数据，所述图像分析处理器用于对拍摄的图像进行分析处理，并将分析结果与特征数据比较确定建筑元件的类型；
所述图像分析处理器对图像进行分析的过程包括如下步骤：
S1、获取图像中建筑元件的边缘信息；
S2、基于边缘信息确定一个外接圆，统计出外接圆与边缘信息的接触点数量n；
S3、将接触点与外接圆的圆心连接，将外接圆切割成n个部分；
S4、计算出每个切割部分的面积，用表示，i为切割部分的序号，以面积最小的切割部分为序号1，然后以顺时针方向排序；
S5、计算出每个切割部分中建筑元件的面积占比，用表示；
S6、构建一个矩阵A：
；
S7、将矩阵A与变化矩阵B相乘，得到一个2*2的特征矩阵D，其中，变化矩阵B为：
；
特征矩阵D作为分析结果；
所述构件管理单元包括构件编码处理器和第二指令处理器，所述构件编码处理器用于生成建筑构件的编码信息，所述第二指令处理器用于对接收的目标指令进行处理；
所述构件编码处理器根据下式生成新建筑构件的编号Code3：
；
其中，为第一个编码的编号，x1为第一个编码的序号，/>为第二个编码的编号，x2为第二个编码的序号，L为编号的长度；
所述第二指令处理器未接收到目标指令而所述物流管理模块运输两个建筑元件过来时，直接由所述校准装配单元对两个建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到一个目标指令而所述物流管理模块运输一个建筑元件过来时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的建筑构件，所述校准装配单元将该建筑构件与建筑元件进行装配，当所述第二指令处理器接收到两个目标指令时，所述第二指令处理器根据目标指令确定对应的两个建筑构件，所述校准装配单元将这两个建筑构件进行装配；
所述装配管理模块包括输入单元、解析单元和输出单元，所述输入单元用于输入需要建造的建筑信息、所需的建筑元件信息以及装配建筑的流程信息，所述解析单元用于对装配建筑的流程信息进行解析得到执行指令，所述输出单元用于将执行指令按照顺序发送给所述物流管理模块和装配执行模块；
所述解析单元包括定位检索处理器和编码解析处理器，所述定位检索处理器用于从流程信息的序列中获取一个编码配对信息并确定其中两个编码的装配类型，所述编码解析处理器用于从编码信息中提取出编号信息，基于新元件类型的编号信息生成获取指令，基于半成品类型的编号信息生成目标指令。
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