CN211145824U - 基于bim的建筑施工模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于BIM的建筑施工模拟装置，该施工装置基于用于承载建筑模型的模拟装置，用于获得建筑模型的结构信息，所述模拟装置包括底板、旋转台、第二摄像头，还包括滑块、第一转轴及第二转轴，所述滑块内安装有行星轮及与太阳轮，所述第一转轴与第二转轴均通过支座与旋转台相连；所述行星轮固定于第一转轴上且行星轮与第一转轴同轴，所述第二摄像头固定于太阳轮上，且第二摄像头位于滑块的外侧；所述第二转轴为螺纹杆，且第二转轴与滑块螺纹连接；通过旋转第二转轴，实现滑块在第二转轴轴线上的位置调节；通过旋转第一转轴，实现太阳轮绕自身轴线转动。本施工装置可以更生动和准确的获得建筑模型内部结构信息。

Description

基于BIM的建筑施工模拟装置

技术领域

本实用新型涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种基于BIM的建筑施工模拟装置。

背景技术

BIM（BuildingInformationModeling）技术由Autodesk公司在2002年率先提出，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

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。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。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。

BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。我国BIM标准正在研究制定中，研究小组已取得阶段性成果。

BIM模型集各视图和模型、尺寸参数、材料信息、附加信息于一身，方便施工进行中和质量验收时相关人员随时将设计模型与在建实体进行比对。现有的基于BIM的建筑施工模拟装置在实施过程中，可使用建筑模型实物获得数字三维模型、在施工之前利用建筑模型实物向用户模拟基于BIM的施工过程、在施工过程中利用建筑模型实物向用户展示施工进程等。建筑模型在使用过程中，最为普遍的运用方式为利用摄像头采集其外部结构信息和内部结构信息，故更好的获得建筑模型的以上结构信息对对比精确度或展示效果等具有重要影响。

实用新型内容

针对上述提出的更好的获得建筑模型的结构信息对对比精确度或展示效果等具有重要影响的技术问题，本实用新型提供了一种基于BIM的建筑施工模拟装置。本施工装置可以更生动和准确的获得建筑模型内部结构信息。

针对上述问题，本实用新型提供的基于BIM的建筑施工模拟装置通过以下技术要点来解决问题：基于BIM的建筑施工模拟装置，所述模拟装置包括底板、安装在底板上的旋转台、安装在旋转台顶面上的第二摄像头，第二摄像头用于获得建模型内部结构信息，还包括滑块、第一转轴及第二转轴，所述滑块内安装有行星轮及与行星轮齿啮合的太阳轮，所述第一转轴与第二转轴均通过固定在旋转台上的支座与旋转台相连，第一转轴与第二转轴各自均可绕自身轴线转动，第一转轴与第二转轴相互平行，第一转轴与第二转轴均相对于旋转台位置固定；

所述行星轮固定于第一转轴上且行星轮与第一转轴同轴，所述第二摄像头固定于太阳轮上，且第二摄像头位于滑块的外侧；

所述第二转轴为螺纹杆，且第二转轴与滑块螺纹连接；

通过旋转第二转轴，实现滑块在第二转轴轴线上的位置调节；

通过旋转第一转轴，实现太阳轮绕自身轴线转动。

现有技术BIM技术在建筑领域的运用过程中，针对建筑模型内部结构信息特征提取，一般为将下端敞口的建筑模型置放在旋转台上，同时在旋转台上安装用于特性提取的摄像头，这样，以上摄像头即被封装在建筑模型与旋转台之间，故要实现以上摄像头的拍摄位置和拍摄角度调整，一般需要使用结构较为复杂的云台。同时，在旋转台转动时，由于以上云台本身需要随旋转台转动，故以上云台的接线容易损坏或影响旋转台的大角度连续转动。故现有技术中的用于提取建筑模型内部结构信息的摄像头一般是固定在旋转台上的，由于摄像头位置和拍摄角度固定，使得以上内部结构信息一般较为粗糙，且所获得的画面不能根据用户的观看习惯进行改变，使得建筑模型内部结构信息不具有生动和准确的特点。

本方案提供了一种具体的滑块驱动形式及第二摄像头拍摄角度调整形式：通过第一转轴和第二转轴约束滑块，在第二转轴转动时，由于第一转轴可通过受剪避免滑块同步于第二转轴转动，故第二转轴的转动可改变滑块在第二转轴轴线上的位置，达到改变第二摄像头在第二转轴轴线上位置的目的；在旋转第一转轴时，通过与第一转轴固定连接的行星轮驱动太阳轮转动，第二摄像头随太阳轮转动即可调整第二摄像头的拍摄角度。以上第二摄像头位置和拍摄角度可调的特点可使得所获得的建筑模型内部结构信息具有生动和准确的特点。

相较于采用云台驱动第二摄像头运动，以上方案结构简单，模拟装置设置成本低；由于相应第一转轴和第二转轴的端部可延伸至建筑模型的外部或旋转台的外部，故针对第一转轴和第二转轴的驱动，采用人工手动转动即可实现，可有效避免复杂的信号线、电源线布线；在第一转轴和第二转轴为电驱动运用时，相应的驱动机构设置在旋转台的外部，针对此运用，在旋转台的外部设置与所需接线数量相等的导电环即可，只需要保证以上导电环分别用于一根接线与外部电源、控制模块的电连接或信号连接，导电环的延伸方向沿着旋转台的周向方向即可，而不需要对现有旋转台做任何结构改变。

作为本领域技术人员，由于需要实现：通过旋转第二转轴，实现滑块在第二转轴轴线上的位置调节；通过旋转第一转轴，实现太阳轮绕自身轴线转动，故优选设置为第一转轴即为齿轮轴或花键轴，即行星轮上的齿条即为沿着第一转轴轴线延伸的条形齿条或花键，在滑块滑动的过程中，太阳轮在齿轮轴或花键轴的轴线上滑动。

更进一步的技术方案为：

为方便驱动第一转轴与第二转轴各自转动，设置为：所述第一转轴与第二转轴各自上均固定有第一驱动机构，各自的第一驱动机构用于驱动各自绕自身轴线转动。

作为一种可远程控制，且第二摄像头停留位置、拍摄角度可精确调整的实现方案，设置为：所述第一驱动机构均为伺服电机。

为使得本方案能够获得建筑模型的外部结构信息，设置为：还包括安装在底板上的第一摄像头，所述第一摄像头用于获得建筑模型的外部结构信息，所述第一摄像头的高度可调。以上第一摄像头高度可调旨在使得第一摄像头能够获得更好的建筑模型外侧各点局部结构信息。

作为一种建筑模型旋转，第一摄像头静止、建筑模型静止，第一摄像头高度变化的驱动方案，设置为：所述第一摄像头的高度调整通过转动的丝杆实现，还包括用于驱动丝杆绕自身轴线转动的第二驱动机构，所述旋转台转动的驱动力来自第二驱动机构，且旋转台的转动与丝杆的转动交叉实现：在第二驱动机构驱动旋转台转动时，丝杆静止；在第二驱动机构驱动丝杆转动时，旋转台静止。本方案中，旋转台的转动与丝杆的转动交叉实现旨在使得第一摄像头所获得画面更能够匹配用于一般观看习惯。即本方案在第二驱动机构数量为一个的情况下，可实现旋转台驱动和第一摄像头高度位置调整，同时方案特点使得所得外部结构信息能为生动。

为利于第二摄像头成像效果，设置为：所述滑块的顶面及侧面上均设置有照明灯，所述照明灯用于在第二摄像头获取所述内部结构信息的过程中，对建筑模型的内部进行照明。

为第二摄像头在使用过程中的晃动，利于第二摄像头成像精度，设置为：所述第一转轴及第二转轴各自的两端均设置有用于支撑各自端部的支座。进一步的，为进一步提高第二摄像头的位置和朝向稳定性，设置为滑块的底部始终与旋转台的顶面接触，这样，通过旋转台、第一转轴、第二转轴三者共同约束滑块，可使得第二摄像头的位置和朝向稳定性更好。

为避免滑块影响第二摄像头成像，设置为：所述滑块为内部设置有空腔的块状结构，所述太阳轮安装于所述空腔中，且滑块的顶面为与第一转轴同轴的弧形面；

所述滑块的顶面上还设置有环形孔，所述环形孔的延伸方向沿着第一转轴的周向方向，环形孔作为所述空腔连通滑块外部的通道；

所述第二摄像头通过连接结构与太阳轮相连，所述环形孔作为连接结构所述顶面的通道。本方案不仅提供了一种具体的滑块部分装配形式，同时通过对滑块的顶部进行限定，在第二摄像头的朝向完成调整后，使得滑块的顶面尽可能不遮挡第二摄像头。优选设置为第二摄像头的朝向沿着太阳轮的径向方向。

以上滑块结构形式中，为避免因为连接结构受到环形孔端部约束而造成相应第一驱动机构损坏，设置为：还包括用于测量第一转轴上扭矩的测量装置，所述测量装置的输出值用于反映连接结构与环形孔端面的碰撞情况。优选设置为以上测量装置的输入端与第一驱动机构的控制模块相连，通过测量装置的输出值指导第一驱动机构的工作状态。

作为一种第二转轴单向转动，且滑块可在一定范围内做往复直线运动的技术方案，设置为：所述第二转轴为往复丝杆。

本实用新型具有以下有益效果：

本方案提供了一种具体的滑块驱动形式及第二摄像头拍摄角度调整形式：通过第一转轴和第二转轴约束滑块，在第二转轴转动时，由于第一转轴可通过受剪避免滑块同步于第二转轴转动，故第二转轴的转动可改变滑块在第二转轴轴线上的位置，达到改变第二摄像头在第二转轴轴线上位置的目的；在旋转第一转轴时，通过与第一转轴固定连接的行星轮驱动太阳轮转动，第二摄像头随太阳轮转动即可调整第二摄像头的拍摄角度。以上第二摄像头位置和拍摄角度可调的特点可使得所获得的建筑模型内部结构信息具有生动和准确的特点。

相较于采用云台驱动第二摄像头运动，以上方案结构简单，模拟装置设置成本低；由于相应第一转轴和第二转轴的端部可延伸至建筑模型的外部或旋转台的外部，故针对第一转轴和第二转轴的驱动，采用人工手动转动即可实现，可有效避免复杂的信号线、电源线布线；在第一转轴和第二转轴为电驱动运用时，相应的驱动机构设置在旋转台的外部，针对此运用，在旋转台的外部设置与所需接线数量相等的导电环即可，只需要保证以上导电环分别用于一根接线与外部电源、控制模块的电连接或信号连接，导电环的延伸方向沿着旋转台的周向方向即可，而不需要对现有旋转台做任何结构改变。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于BIM的建筑施工模拟装置一个具体运用实施例中，模拟装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述的基于BIM的建筑施工模拟装置一个具体运用实施例中，反映模拟装置上滑块与旋转台、第二摄像头配合关系的结构示意图；

图3为本实用新型所述的基于BIM的建筑施工模拟装置一个具体运用实施例中，反映模拟装置上滑块与太阳轮、行星轮、第一转轴、第二轮轴配合关系的结构示意图；

图4为本实用新型所述的基于BIM的建筑施工模拟装置一个具体运用实施例中，反映模拟装置上滑块与第一转轴、第二轮轴、第二摄像头配合关系的立体结构示意图。

图中标记分别为：1、底板，2、旋转台，3、建筑模型，4、第一摄像头，5、第二摄像头，6、支座，7、第一驱动机构，8、第一转轴，9、行星轮，10、太阳轮，11、滑块，12、照明灯，13、第二转轴，14、环形孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图4所示，基于BIM的建筑施工模拟装置，所述模拟装置包括底板1、安装在底板1上的旋转台2、安装在旋转台2顶面上的第二摄像头5，第二摄像头5用于获得建模型内部结构信息，还包括滑块11、第一转轴8及第二转轴13，所述滑块11内安装有行星轮9及与行星轮9齿啮合的太阳轮10，所述第一转轴8与第二转轴13均通过固定在旋转台2上的支座6与旋转台2相连，第一转轴8与第二转轴13各自均可绕自身轴线转动，第一转轴8与第二转轴13相互平行，第一转轴8与第二转轴13均相对于旋转台2位置固定；

所述行星轮9固定于第一转轴上且行星轮9与第一转轴同轴，所述第二摄像头5固定于太阳轮10上，且第二摄像头5位于滑块11的外侧；

所述第二转轴13为螺纹杆，且第二转轴13与滑块11螺纹连接；

通过旋转第二转轴13，实现滑块11在第二转轴13轴线上的位置调节；

通过旋转第一转轴8，实现太阳轮10绕自身轴线转动。

现有技术BIM技术在建筑领域的运用过程中，针对建筑模型3内部结构信息特征提取，一般为将下端敞口的建筑模型3置放在旋转台2上，同时在旋转台2上安装用于特性提取的摄像头，这样，以上摄像头即被封装在建筑模型3与旋转台2之间，故要实现以上摄像头的拍摄位置和拍摄角度调整，一般需要使用结构较为复杂的云台。同时，在旋转台2转动时，由于以上云台本身需要随旋转台2转动，故以上云台的接线容易损坏或影响旋转台2的大角度连续转动。故现有技术中的用于提取建筑模型3内部结构信息的摄像头一般是固定在旋转台2上的，由于摄像头位置和拍摄角度固定，使得以上内部结构信息一般较为粗糙，且所获得的画面不能根据用户的观看习惯进行改变，使得建筑模型3内部结构信息不具有生动和准确的特点。

本方案提供了一种具体的滑块11驱动形式及第二摄像头5拍摄角度调整形式：通过第一转轴8和第二转轴13约束滑块11，在第二转轴13转动时，由于第一转轴8可通过受剪避免滑块11同步于第二转轴13转动，故第二转轴13的转动可改变滑块11在第二转轴13轴线上的位置，达到改变第二摄像头5在第二转轴13轴线上位置的目的；在旋转第一转轴8时，通过与第一转轴8固定连接的行星轮9驱动太阳轮10转动，第二摄像头5随太阳轮10转动即可调整第二摄像头5的拍摄角度。以上第二摄像头5位置和拍摄角度可调的特点可使得所获得的建筑模型3内部结构信息具有生动和准确的特点。

相较于采用云台驱动第二摄像头5运动，以上方案结构简单，模拟装置设置成本低；由于相应第一转轴8和第二转轴13的端部可延伸至建筑模型3的外部或旋转台2的外部，故针对第一转轴8和第二转轴13的驱动，采用人工手动转动即可实现，可有效避免复杂的信号线、电源线布线；在第一转轴8和第二转轴13为电驱动运用时，相应的驱动机构设置在旋转台2的外部，针对此运用，在旋转台2的外部设置与所需接线数量相等的导电环即可，只需要保证以上导电环分别用于一根接线与外部电源、控制模块的电连接或信号连接，导电环的延伸方向沿着旋转台2的周向方向即可，而不需要对现有旋转台2做任何结构改变。

作为本领域技术人员，由于需要实现：通过旋转第二转轴13，实现滑块11在第二转轴13轴线上的位置调节；通过旋转第一转轴8，实现太阳轮10绕自身轴线转动，故优选设置为第一转轴8即为齿轮轴或花键轴，即行星轮9上的齿条即为沿着第一转轴8轴线延伸的条形齿条或花键，在滑块11滑动的过程中，太阳轮10在齿轮轴或花键轴的轴线上滑动。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图4所示，为方便驱动第一转轴8与第二转轴13各自转动，设置为：所述第一转轴8与第二转轴13各自上均固定有第一驱动机构7，各自的第一驱动机构7用于驱动各自绕自身轴线转动。

作为一种可远程控制，且第二摄像头5停留位置、拍摄角度可精确调整的实现方案，设置为：所述第一驱动机构7均为伺服电机。

为使得本方案能够获得建筑模型3的外部结构信息，设置为：还包括安装在底板1上的第一摄像头4，所述第一摄像头4用于获得建筑模型3的外部结构信息，所述第一摄像头4的高度可调。以上第一摄像头4高度可调旨在使得第一摄像头4能够获得更好的建筑模型3外侧各点局部结构信息。

作为一种建筑模型3旋转，第一摄像头4静止、建筑模型3静止，第一摄像头4高度变化的驱动方案，设置为：所述第一摄像头4的高度调整通过转动的丝杆实现，还包括用于驱动丝杆绕自身轴线转动的第二驱动机构，所述旋转台2转动的驱动力来自第二驱动机构，且旋转台2的转动与丝杆的转动交叉实现：在第二驱动机构驱动旋转台2转动时，丝杆静止；在第二驱动机构驱动丝杆转动时，旋转台2静止。本方案中，旋转台2的转动与丝杆的转动交叉实现旨在使得第一摄像头4所获得画面更能够匹配用于一般观看习惯。即本方案在第二驱动机构数量为一个的情况下，可实现旋转台2驱动和第一摄像头4高度位置调整，同时方案特点使得所得外部结构信息能为生动。

为利于第二摄像头5成像效果，设置为：所述滑块11的顶面及侧面上均设置有照明灯12，所述照明灯12用于在第二摄像头5获取所述内部结构信息的过程中，对建筑模型3的内部进行照明。

为第二摄像头5在使用过程中的晃动，利于第二摄像头5成像精度，设置为：所述第一转轴8及第二转轴13各自的两端均设置有用于支撑各自端部的支座6。进一步的，为进一步提高第二摄像头5的位置和朝向稳定性，设置为滑块11的底部始终与旋转台2的顶面接触，这样，通过旋转台2、第一转轴8、第二转轴13三者共同约束滑块11，可使得第二摄像头5的位置和朝向稳定性更好。

为避免滑块11影响第二摄像头5成像，设置为：所述滑块11为内部设置有空腔的块状结构，所述太阳轮10安装于所述空腔中，且滑块11的顶面为与第一转轴8同轴的弧形面；

所述滑块11的顶面上还设置有环形孔14，所述环形孔14的延伸方向沿着第一转轴8的周向方向，环形孔14作为所述空腔连通滑块11外部的通道；

所述第二摄像头5通过连接结构与太阳轮10相连，所述环形孔14作为连接结构所述顶面的通道。本方案不仅提供了一种具体的滑块11部分装配形式，同时通过对滑块11的顶部进行限定，在第二摄像头5的朝向完成调整后，使得滑块11的顶面尽可能不遮挡第二摄像头5。优选设置为第二摄像头5的朝向沿着太阳轮10的径向方向。

以上滑块11结构形式中，为避免因为连接结构受到环形孔14端部约束而造成相应第一驱动机构7损坏，设置为：还包括用于测量第一转轴8上扭矩的测量装置，所述测量装置的输出值用于反映连接结构与环形孔14端面的碰撞情况。优选设置为以上测量装置的输入端与第一驱动机构7的控制模块相连，通过测量装置的输出值指导第一驱动机构7的工作状态。

作为一种第二转轴13单向转动，且滑块11可在一定范围内做往复直线运动的技术方案，设置为：所述第二转轴13为往复丝杆。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.基于BIM的建筑施工模拟装置，所述模拟装置包括底板（1）、安装在底板（1）上的旋转台（2）、安装在旋转台（2）顶面上的第二摄像头（5），第二摄像头（5）用于获得建模型内部结构信息，其特征在于，还包括滑块（11）、第一转轴（8）及第二转轴（13），所述滑块（11）内安装有行星轮（9）及与行星轮（9）齿啮合的太阳轮（10），所述第一转轴（8）与第二转轴（13）均通过固定在旋转台（2）上的支座（6）与旋转台（2）相连，第一转轴（8）与第二转轴（13）各自均可绕自身轴线转动，第一转轴（8）与第二转轴（13）相互平行，第一转轴（8）与第二转轴（13）均相对于旋转台（2）位置固定；

所述行星轮（9）固定于第一转轴（8）上且行星轮（9）与第一转轴（8）同轴，所述第二摄像头（5）固定于太阳轮（10）上，且第二摄像头（5）位于滑块（11）的外侧；

所述第二转轴（13）为螺纹杆，且第二转轴（13）与滑块（11）螺纹连接；

通过旋转第二转轴（13），实现滑块（11）在第二转轴（13）轴线上的位置调节；

通过旋转第一转轴（8），实现太阳轮（10）绕自身轴线转动。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述第一转轴（8）与第二转轴（13）各自上均固定有第一驱动机构（7），各自的第一驱动机构（7）用于驱动各自绕自身轴线转动。

3.根据权利要求2所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述第一驱动机构（7）均为伺服电机。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，还包括安装在底板（1）上的第一摄像头（4），所述第一摄像头（4）用于获得建筑模型（3）的外部结构信息，所述第一摄像头（4）的高度可调。

5.根据权利要求4所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述第一摄像头（4）的高度调整通过转动的丝杆实现，还包括用于驱动丝杆绕自身轴线转动的第二驱动机构，所述旋转台（2）转动的驱动力来自第二驱动机构，且旋转台（2）的转动与丝杆的转动交叉实现：在第二驱动机构驱动旋转台（2）转动时，丝杆静止；在第二驱动机构驱动丝杆转动时，旋转台（2）静止。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述滑块（11）的顶面及侧面上均设置有照明灯（12），所述照明灯（12）用于在第二摄像头（5）获取所述内部结构信息的过程中，对建筑模型（3）的内部进行照明。

7.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述第一转轴（8）及第二转轴（13）各自的两端均设置有用于支撑各自端部的支座（6）。

8.根据权利要求1所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述滑块（11）为内部设置有空腔的块状结构，所述太阳轮（10）安装于所述空腔中，且滑块（11）的顶面为与第一转轴（8）同轴的弧形面；

所述滑块（11）的顶面上还设置有环形孔（14），所述环形孔（14）的延伸方向沿着第一转轴（8）的周向方向，环形孔（14）作为所述空腔连通滑块（11）外部的通道；

所述第二摄像头（5）通过连接结构与太阳轮（10）相连，所述环形孔（14）作为连接结构所述顶面的通道。

9.根据权利要求8所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，还包括用于测量第一转轴（8）上扭矩的测量装置，所述测量装置的输出值用于反映连接结构与环形孔（14）端面的碰撞情况。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的基于BIM的建筑施工模拟装置，其特征在于，所述第二转轴（13）为往复丝杆。

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