基于BIM的钢结构虚拟拼装方法、系统、装置及存储介质

摘要

本申请涉及一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法、系统、装置及存储介质，其方法包括获取各零件的名称；到常用模型零件库中调取与所述零件中名称相同的对应的常用零件模型；通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型；输出各个所述专属零件的名称；获取所述专属零件的各项真实参数值；根据所述专属零件的各项真实参数值改变对应的设计三维模型，生成真实三维模型；将各个真实三维模型和常用零件模型进行虚拟拼装，输出虚拟拼装结果。优先到常用零件模型库中调取与零件中名称相同的对应常用零件模型，减少了常用零件真实参数值的测量，工人的工作量减少。本申请具有便于提高钢结构预拼装的效率的效果。

说明书

技术领域

本申请涉及钢结构施工的领域，尤其是涉及一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

钢结构是桥梁、体育馆和机场航站楼等大型建筑的主要构件，目前的钢结构更是处于快速发展期。而随着经济的发展和科技的进步，钢结构的造型也变得十分复杂，给钢结构的生产、检验和组装带来了一定难度。

为了确保建筑的使用安全性，钢结构出厂前，需要进行预拼装。相关技术中有公告号为CN106354950B的专利，公开了一种钢结构预拼装方法及系统，其包括使用BIM技术依据设计图纸建立工件的设计值三维模型；利用三维检测设备的探针对工件的拼装截面的真实值进行实测，并根据工件的拼装截面的真实值对设计值三维模型中对应的工件进行纠偏，得到真实值三维模型；将真实值三维模型进行模拟拼装，输出模拟拼装结果。通过虚拟拼装，省去了工厂实地拼装的过程，便于节省成本。

针对上述中的相关技术，发明人认为对于一些大型的钢结构建筑，需要使用的零件数量繁多，逐一对每个零件的拼装截面的真实值进行测量，工作量较大，降低了钢结构预拼装的效率。

发明内容

为了便于提高钢结构预拼装的效率，本申请提供一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法、系统、装置及存储介质。

第一方面，本申请提供的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法采用如下的技术方案：

一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法，包括：

获取各零件的名称；

到常用模型零件库中调取与所述零件中名称相同的对应的常用零件模型；

通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型；

输出各个所述专属零件的名称；

获取所述专属零件的各项真实参数值；

根据所述专属零件的各项真实参数值改变对应的设计三维模型，生成真实三维模型；

将各个真实三维模型和常用零件模型进行虚拟拼装，输出虚拟拼装结果。

通过采用上述技术方案，对于一些经常使用且参数不会因工程的不同而发生变化的零件，将这类零件的模型预先存储在常用模型零件库中，工人在对钢结构进行预拼装时，不需要对此类常用零件的真实参数值进行测量，因为这种零件是常用的或者标准的，真实值不易发生变化，从而既保证了虚拟拼装与实际生产的钢结构之间的吻合度，又减少了工人需要测量的零件的数量，便于提高钢结构预拼装的效率。此外，输出的各专属零件的名称便于工人得知有哪些零件需要进行真实参数值的测量，不易遗漏需要测量的零件，有助于保证虚拟拼装的效率。

可选的，所述常用模型零件库的构建步骤包括：

获取常用零件的各项常用模型参数值以及名称；

通过BIM技术根据所述各项常用模型参数值构建常用零件模型；

将常用零件模型、与常用零件模型对应的常用零件名称以及各项常用模型参数值相互关联存储。

通过采用上述技术方案，将常用零件模型、对应的常用零件名称和对应的常用模型参数值相互关联存储，便于工人对常用零件模型进行查找。当工人获取到各专属零件的名称时，发现某个专属零件实际上是常用零件，仅是名称与常用模型零件库中的常用零件名称不一致，此时工人便可以通过查询常用零件名称调出对应的常用零件模型，减少需要测量真实参数值的专属零件的数量，提高工作效率。

可选的，在所述获取各零件的名称之前包括：

输出常用模型零件库中各个所述常用零件模型对应的常用零件名称。

通过采用上述技术方案，在获取各零件的名称之前将常用零件名称输出，便于工人得知常用模型零件库中已有的常用零件模型的各个常用零件名称，而后在输入钢结构中各零件的名称时，将与常用模型零件库中常用零件模型相同的零件的名称输入成与对应常用零件名称相同的名称，从而便于后续到常用模型零件库中调取对应的常用零件模型，减少工人的工作量，提高工作效率。

可选的，所述常用模型零件库的构建步骤还包括：

获取常用零件模型的各项更新参数值；

将各项更新参数值覆盖对应常用零件模型原有的常用模型参数值，并根据所述更新参数值修改对应的常用零件模型；

将所述常用零件模型原有的常用模型参数值存储。

通过采用上述技术方案，便于对常用零件模型进行更改，以提高常用零件模型的常用模型参数值与真实参数值的匹配度，提高虚拟拼装结果的精度。

可选的，所述通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型的步骤包括：

获取设计图纸中各专属零件的各项专属模型参数值以及对应所述专属零件的名称；

根据所述专属模型参数值构建对应的设计三维模型；

将所述专属零件的专属零件名称、对应的专属模型参数值和对应的设计三维模型相互关联存储到零件预存库中。

通过采用上述技术方案，根据专属模型参数值构建出对应的设计三维模型后，将专属零件的专属零件名称、专属模型参数值和设计三维模型存储到零件预存库中，一方面，便于工人对专属零件的专属模型参数值进行核实，查看是否是专属模型参数值输入错误导致设计三维模型与对应的真实三维模型匹配度下降；另一方面，当工人需要连续对几个工程中的钢结构进行虚拟拼装时，遇到相同的专属零件，工人可将零件预存库中对应的设计三维模型调出，无需再重新输入数量较多的专属模型参数值，减少工人工作量，提高钢结构预拼装的效率。

可选的，当所述零件预存库中有三组所述专属模型参数值中的各项参数均一一对应相同时，将相同的三组所述专属模型参数值以及对应的专属零件名称和设计三维模型从所述零件预存库中删除，并将其中一组的专属零件名称、专属模型参数值和设计三维模型相互关联存储到所述常用模型零件库中。

通过采用上述技术方案，自动检测零件预存库中是否存在常用零件，当某三个专属零件的专属模型参数值一一对应相同时，证明这三个专属零件实际上是相同的，此时将此专属零件存储到常用模型零件库中，无需人工筛选专属零件中经常使用的零件，且有助于常用模型零件库的更新，提高钢结构预拼装的效率。

可选的，所述通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型和所述输出各个所述专属零件的名称同步进行。

通过采用上述技术方案，便于节省工时，提高钢结构预拼装的效率。

第二方面，本申请提供的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装系统采用如下的技术方案：

一种基于BIM的钢结构虚拟拼装系统，包括：

获取模块，用于获取各零件的名称；

常用模型零件库模块，用于存储常用零件模型以及对应的常用零件名称；

调取模块，用于到所述常用模型零件库模块中调取与所述零件中名称相同的对应的常用零件模型；

模型构建模块，用于通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型；

输出模块，用于输出各个所述专属零件的名称；

传输模块，用于获取所述专属零件的各项真实参数值；

修改模块，用于根据所述专属零件的各项真实参数值改变对应的设计三维模型，生成真实三维模型；

拼装模块，用于将各个真实三维模型和常用零件模型进行虚拟拼装并输出虚拟拼装结果。

通过采用上述技术方案，工人无需对常用零件的真实参数值进行测量，减少了需要测量的零件的数量，减少了工人的工作量，便于提高钢结构预拼装的效率。

第三方面，本申请提供的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装装置采用如下的技术方案：

一种基于BIM的钢结构虚拟拼装装置，包括：

存储器，用于存储钢结构虚拟拼装程序；

处理器，在运行所述钢结构虚拟拼装程序时执行上述方法的步骤。

通过采用上述技术方案，能够存储并运行相应的程序，便于提高钢结构的预拼装效率。

第四方面，本申请提供的一种存储介质采用如下的技术方案：

一种存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述方法的计算机程序。

通过采用上述技术方案，能够存储相应的程序，便于提高钢结构的预拼装效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.优先到常用零件模型库中调取与零件中名称相同的对应常用零件模型，而后输出零件中除常用零件外的专属零件的名称，工人对专属零件的真实参数值进行测量，由于减少了常用零件真实参数值的测量，工人的工作量减少，便于提高钢结构预拼装的效率；

2.构建专属零件的设计三维模型时，将专属零件的相关信息存储到零件预存库中，便于工人下次遇到相同的专属零件时，直接从零件预存库中调取对应的设计三维模型，而无需再次输入专属模型参数值，减少了工人的工作量，便于提高钢结构预拼装的效率；

3.当零件预存库中出现三个专属零件的专属模型参数值相同时，将该专属零件的相关信息在零件预存库中删除并存储到常用模型零件库中，便于对常用模型零件库的更新，增大常用模型零件库的使用概率，减少工人工作量，提高钢结构的预拼装效率。

附图说明

图1是本申请实施例的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法的流程图；

图2是本申请实施例的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法的构建常用模型零件库的流程图；

图3是本申请实施例的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法的构建设计三维模型的流程图；

图4是本申请实施例的一种基于BIM的钢结构虚拟拼装系统的结构框图。

附图标记说明：1、获取模块；2、常用模型零件库模块；3、调取模块；4、模型构建模块；5、输出模块；6、传输模块；7、修改模块；8、拼装模块。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法。参照图1，基于BIM的钢结构虚拟拼装方法包括：

S100、获取各零件的名称。

零件指同一个钢结构工程中需要使用到的各个钢结构的零件；名称人为设定。在本实施例中，零件的名称由工人手动输入，处理器获取工人输入的各零件的名称。在另一实施例中，零件的名称由扫描软件或扫描程序在设计图纸中读取获得，而后传输给处理器，使处理器获取各零件的名称。

S200、到常用模型零件库中调取与所述零件中名称相同的对应的常用零件模型。

需要说明的是，每个常用零件模型均对应有一个常用零件名称和一组常用模型参数值。由于每个零件的实际结构不同，因此每个零件对应的参数值也不同，例如对于一个杆状的钢结构零件，该零件的参数值包括长度和半径；对于一个弯钩状的钢结构零件，该零件的参数值包括长度、半径和弯折角度。

将同一个钢结构工程中所有的零件分为常用零件和专属零件两类，即在钢结构工程中有至少一个零件的名称与常用模型零件库中的常用零件名称相同时，则证明该钢结构工程中有常用零件；相反，若钢结构工程中没有某个零件的名称与常用模型零件库中常用零件名称相同，则证明该钢结构工程中没有常用零件，均为专属零件。

为了方便理解，本实施例中的常用零件指国标件，例如螺钉和螺栓等，也指其他在不同工程中均需要使用到的零件，例如杆、框、板和支架等。不难理解，虽然每个钢结构工程均有所不同，例如占地面积和形状，但是不免会用到一些常用零件。而无论是国标件还是常用零件，因为加工工艺相同，且均为重复加工，因此实际零件的各项参数值与设计参数值差异不大，容易控制在要求范围内。

由于在对钢结构进行虚拟拼装时，需要预先将各个零件的设计三维模型制作出来，因此工人需要将对应零件的设计图纸倒入系统，或将零件的各项设计参数值输入到系统中，通过BIM技术绘制出对应零件的设计三维模型。而本申请使工人无需对常用零件进行设计三维模型构建，减少了工人的工作量，节省了时间，提高了钢结构的虚拟拼装效率。又由于常用零件的实际制造尺寸不易与设计的尺寸出现偏差，因此常用零件模型可以直接使用，节省了工人测量常用零件真实参数值的过程，进一步提高了钢结构虚拟拼装的效率。

具体的，参照图2，常用模型零件库的构建步骤包括：

S210、获取常用零件的各项常用模型参数值以及名称。

各项常用模型参数值指在实际制造某个零件时必不可少的参数值，还包括在使用三维制图软件绘制该零件时必不可少的参数值。名称即是该零件的常用零件名称。工人手动将各个零件的常用零件名称和对应的各项常用模型参数值输入。

S220、通过BIM技术根据所述各项常用模型参数值构建常用零件模型。

即使用BIM技术中的三维软件绘制零件模型。

S230、将常用零件模型、与常用零件模型对应的常用零件名称以及各项常用模型参数值相互关联存储。

相互关联指成组存储，即每个常用零件模型均成组存储有对其对应的常用零件名称和常用模型参数值，且通过常用零件名称可以调取出对应的常用零件模型和常用模型参数值。

S240、获取常用零件模型的各项更新参数值。

S250、将各项更新参数值覆盖对应常用零件模型原有的常用模型参数值，并根据更新参数值修改对应的常用零件模型。

S260、将常用零件模型原有的常用模型参数值存储。

其中步骤S240和S250是对已有的常用零件模型进行更改的步骤。需要对已有的常用零件模型进行更改的情况包括：

更新常用零件模型的各项参数，使其与真实制造的对应零件的各项参数保持一致。例如在零件制造厂商更新常用零件的生产设备或生产工艺时，能够生产出精度更高的常用零件，此时则需要对常用零件模型对应的常用模型参数值进行更改。

工人发现需要进行虚拟拼装的钢结构中有某个零件的各项参数值与某个常用零件模型的各项常用模型参数值大致相同，仅有几个具体的参数值不同，此时便可以通过更改常用零件模型的常用模型参数值构建出该零件的设计三维模型，使工人无需将该零件的所有参数值均输入一次。由于步骤S260中将原有的常用模型参数值存储，因此工人可随时恢复对应常用零件模型。

参照图1，S300、通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型。

参照图3，通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型的步骤包括：

S310、获取设计图纸中各专属零件的各项专属模型参数值以及对应专属零件的名称。

S320、根据专属模型参数值构建对应的设计三维模型。

S330、将专属零件的专属零件名称、对应的专属模型参数值和对应的设计三维模型相互关联存储到零件预存库中。

其中，步骤S310中的专属模型参数值和专属零件名称可以是人工输入，也可以是通过扫描软件或扫描程序自动录入。当零件预存库中有三组专属模型参数值中的各项参数均一一对应相同时，将相同的三组专属模型参数值以及对应的专属零件名称和设计三维模型从零件预存库中删除，并将其中一组的专属零件名称、专属模型参数值和设计三维模型相互关联存储到常用模型零件库中。即专属零件名称不同，但是三组专属模型参数值完全相同，证明是同一个零件，因其使用次数超过三次，被判定为常用，因此存入到常用模型零件库中，对常用模型零件库进行更新。

需要说明的是，零件预存库中专属模型参数值相同的专属零件的个数在本实施例中设置为三个时，判定为常用零件。在另一实施例中可以是五个或十个。

参照图1，S400、输出各个专属零件的名称。

在本实施例中，步骤S300和步骤S400同步进行。其中专属零件的名称即专属零件名称，获得的方法为将所有零件名称中去除常用零件名称，剩余的零件名称即为专属零件名称。输出的各个专属零件名称便于工人得知需要进行测量的零件的数量和类型。

S500、获取专属零件的各项真实参数值。

各项真实参数值由工人使用卷尺、角度仪、水平仪和游标卡尺等测量仪器测得。

S600、根据专属零件的各项真实参数值改变对应的设计三维模型，生成真实三维模型。

S700、将各个真实三维模型和常用零件模型进行虚拟拼装，输出虚拟拼装结果。

在步骤S100之前，还包括步骤S99、输出常用模型零件库中各个常用零件模型对应的常用零件名称。便于工人参照常用零件名称的格式对钢结构工程中的各个零件进行命名。

本申请实施例一种基于BIM的钢结构虚拟拼装方法的实施原理为：优先到常用零件模型库中调取与零件中名称相同的对应常用零件模型，而后输出零件中除常用零件外的专属零件的名称，工人对专属零件的真实参数值进行测量，由于减少了常用零件真实参数值的测量，工人的工作量减少，提高了钢结构预拼装的效率。

本申请实施例还公开一种基于BIM的钢结构虚拟拼装系统。参照图4，基于BIM的钢结构虚拟拼装系统包括获取模块1，用于获取各零件的名称；常用模型零件库模块2，用于存储常用零件模型以及对应的常用零件名称；调取模块3，用于到常用模型零件库模块2中调取与零件中名称相同的对应的常用零件模型；模型构建模块4，用于通过BIM技术根据设计图纸构建除常用零件外的各专属零件的设计三维模型；输出模块5，用于输出各个专属零件的名称；传输模块6，用于获取专属零件的各项真实参数值；修改模块7，用于根据专属零件的各项真实参数值改变对应的设计三维模型，生成真实三维模型；拼装模块8，用于将各个真实三维模型和常用零件模型进行虚拟拼装并输出虚拟拼装结构。

本申请实施例还公开一种基于BIM的钢结构虚拟拼装装置。基于BIM的钢结构虚拟拼装装置包括存储器，用于存储钢结构虚拟拼装程序；处理器，在运行钢结构虚拟拼装程序时执行上述方法的步骤。

本申请实施例还公开一种存储介质。存储介质包括存储有能够被处理器加载并执行如上述方法的计算机程序。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。