一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统，该系统包括采集模块、识别模块和进度分析模块；所述采集模块，用于采集现场人工填报信息、视频监控信息和利用三维激光扫描技术获取现场三维点云信息。所述识别模块，用于定位生产台座位置，基于卷积神经网络算法对三维点云进行识别，输出识别标签，判断预制构件所处生产阶段。所述进度分析模块，用于将识别模块得到的预制构件所处生产阶段与BIM模型相关联，校正BIM模型内的信息。本发明专利技术基于BIM技术、三维激光扫描技术和卷积神经网络算法，将三维点云和BIM模型分割成多个立方体，通过空间饱和度和坐标占用情况判断进度，更准确，实现了预制构件生产进度分析功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统


[0001]本专利技术实施例涉及装配式建筑预制构件生产领域，尤其是涉及一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统。

技术介绍

[0002]随着装配式建筑在国内的大量应用，装配式建筑预制构件的精确化生产和管理显得尤为重要。然而，预制构件厂通常采用人工分析生产进度的方式，依靠经验进行后续生产和管理，往往会造成很大的浪费，分析结果也不准确；生产过程管理需要耗费大量的人力、物力，信息化程度低。
[0003]针对上述中的相关问题，专利技术人认为BIM技术和三维激光扫描技术在此方面具有优势，可以快速采集到预制构件厂的生产信息，并能将生产信息识别后与原有进度进行分析对比，将生产现场信息与BIM模型结合，改变了传统预制构件厂的生产和管理方式，实现精确化生产和管理。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统，该系统包括采集模块、识别模块和进度分析模块；
[0006]所述采集模块，用于采集现场人工填报信息、视频监控信息和利用三维激光扫描技术获取现场三维点云信息。
[0007]所述识别模块，用于定位生产台座位置，基于卷积神经网络算法对三维点云进行识别，输出识别标签，判断预制构件所处生产阶段。
[0008]所述进度分析模块，用于将识别模块得到的预制构件所处生产阶段与BIM模型相关联，校正BIM模型内的信息；具体如下：
[0009]将三维点云和BIM模型进行配准，统一坐标；在三维点云中选中某一需要进行进度分析的区域，点云内点的平均间距为a；设置o大小(2a≤o≤3a)，将该区域分割为边长为o的单元立方体，共计n个立方体；
[0010]对任意一立方体i，对其内部的所有点计算点与点之间的距离，在立方体i中构造delaunay三角形，形成三角网模型；对三角网模型中的每个四面体计算体积，然后相加得到三角网模型的总体积V
t
，并计算立方体i的空间饱和度w
i
：
[0011][0012]对立方体i，有下式：
[0013][0014]若p
i
＝1，则立方体i内的点为有效点，保留立方体i内的所有点，其坐标集合为R
i
；若p
i
＝0，则删除该立方体i内的所有点；直至遍历所有n个立方体，并统计内部含有有效点存在的立方体的个数为S1；
[0015]在BIM模型中，对同一选中区域，将该区域划分为和三维点云同样大小和坐标的n个立方体；对BIM模型中的某一立方体，找到对应的三维点云分割后的立方体，遍历其坐标集合中的每一个坐标，判断该坐标在BIM模型中是否被占用，统计未被占用坐标占坐标集合的70％以上的立方体的个数S2，则这些立方体内的点为新增点；
[0016]对不同生产工序，设置不同的判定值m；对选定区域，若有则判定该选定区域预制构件生产已完成，反之则判定未完成。
[0017]进一步地，所述采集模块，包括：
[0018]人工填报单元，用于获取人工填报现场生产信息。
[0019]视频监控单元，用于拍摄现场生产信息。
[0020]三维点云单元，利用三维扫描技术获取现场三维点云信息。
[0021]进一步地，所述识别模块，包括：
[0022]点云识别单元，采用PointNet++网络结构，每个子网络由6个边缘卷积层、1个MLP层和1个最大池化层构成；输入点云后把点云中的每个点的原始特征映射到高维特征空间。对每个采样点采用k近邻算法搜索得到k领域分组，然后提取每个分组的深层语义几何特征，得到新点云，再重复一次上述操作，然后递归整个点云，通过全连接层和SoftMax函数得到分类分数，输出识别标签。
[0023]定位单元，用于通过摄像头的位置定位点云识别单元识别结果对应生产台座位置，将预制构件定位。
[0024]进一步地，构造delaunay三角形的具体过程为：选取距离最近的两点作为delaunay三角形的起始边，以起始边的两个端点为起点，遍历剩余点，取与起始边形成的夹角余弦值最小的点为终点，构成第一个delaunay三角形，以第一个delaunay三角形中与起始边形成的夹角余弦值最小的边作为新的起始边，继续构造delaunay三角形，以此类推，当第一条起始边的两个端点为终点时，停止构成三角形。
[0025]进一步地，三维点云和BIM模型进行配准之前需要对三维点云进行降噪处理，并将三维点云中的杂点去除。
[0026]进一步地，在进度分析模块完成得到进度分析结果后，综合生产现场得到的信息，并添加到BIM模型中，将采集模块、识别模块和进度分析模块得到的生产现场的信息进行整理，对某一生产区域，由采集模块得到生产人员、时长、用料、质检信息，由识别模块得到各预制构件放置位置，由进度分析模块得到各预制构件生产阶段和生产进度，并根据有效点建立BIM模型，将上述信息整理后，更新BIM模型，并将信息导入到BIM模型中。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术基于BIM技术、三维激光扫描技术和卷积神经网络算法，实现了预制构件生产进度分析功能，与依靠经验的人工进度分析方法相比，更可靠；将三维点云和BIM模型分割成多个立方体，通过空间饱和度和坐标占用情况判断进度，更准确；利用BIM技术，能掌握预制构件厂内的生产状况，与传统的预制构件生产相比，更科学。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统的结构图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统实现流程示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统的具体实施方式。本实施例可根据预制构件当前所处生产阶段对后续生产工序进行排产。如图1所示，基于BIM和数字孪生的装配式建筑预制构件生产进度分析方法具体可以包括：采集模块、识别模块和进度分析模块。
[0033]其中，所述采集模块，用于采集现场人工填报信息、视频监控信息和三维点云信息。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统，其特征在于，该系统包括采集模块、识别模块和进度分析模块；所述采集模块，用于采集现场人工填报信息、视频监控信息和利用三维激光扫描技术获取现场三维点云信息。所述识别模块，用于定位生产台座位置，基于卷积神经网络算法对三维点云进行识别，输出识别标签，判断预制构件所处生产阶段。所述进度分析模块，用于将识别模块得到的预制构件所处生产阶段与BIM模型相关联，校正BIM模型内的信息；具体如下：将三维点云和BIM模型进行配准，统一坐标；在三维点云中选中某一需要进行进度分析的区域，点云内点的平均间距为a；设置o大小(2a≤o≤3a)，将该区域分割为边长为o的单元立方体，共计n个立方体；对任意一立方体i，对其内部的所有点计算点与点之间的距离，在立方体i中构造delaunay三角形，形成三角网模型；对三角网模型中的每个四面体计算体积，然后相加得到三角网模型的总体积V
t
，并计算立方体i的空间饱和度w
i
：对立方体i，有下式：若p
i
＝1，则立方体i内的点为有效点，保留立方体i内的所有点，其坐标集合为R
i
；若p
i
＝0，则删除该立方体i内的所有点；直至遍历所有n个立方体，并统计内部含有有效点存在的立方体的个数为S1；在BIM模型中，对同一选中区域，将该区域划分为和三维点云同样大小和坐标的n个立方体；对BIM模型中的某一立方体，找到对应的三维点云分割后的立方体，遍历其坐标集合中的每一个坐标，判断该坐标在BIM模型中是否被占用，统计未被占用坐标占坐标集合的70％以上的立方体的个数S2，则这些立方体内的点为新增点；对不同生产工序，设置不同的判定值m；对选定区域，若有则判定该选定区域预制构件生产已完成，反之则判定未完成。2.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系统，其特征在于，所述采集模块，包括：人工填报单元，用于获取人工填报现场生产信息。视频监控单元，用于拍摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：包胜，秦现德，章竑骎，卜航栋，徐洁，贺帅，徐健青，
申请(专利权)人：浙江交工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：