建設工程組合模板全自動智能整體排模系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建設工程排模技術領域，涉及一種建設工程組合模板的排模系統，尤其涉及一種建設工程組合模板全自動智能整體排模系統；同時，本發明還揭示一種建設工程組合模板全自動智能整體排模方法。
【背景技術】
[0002]隨著建設工程施工和管理技術的不斷進步，為提升效率、提高質量水平，許多工種都從“工地臨時作業”向“工廠化標準作業”發展。建設工程組合模板采用新型材料、工廠標準作業，就是其中一項。
[0003]建設工程組合模板施工，先是要對各個構件進行模板排布，繪制出配模圖，再以此進行工廠加工和現場組裝生產。建設工程組合模板的模板排布，是根據構件模板面的尺寸，結合建筑模板及其組件的標準尺寸，進行排布。完全用人工排布，勞動強度大，工作效率低，且調整修改極其困難。
[0004]現有的一些組合模板輔助排模軟件系統，通過計算機軟件工具輔助排模，輸出配模圖及模板材料表。在現有的組合模板排模輔助軟件中，用戶可以將工程的CAD圖紙讀入軟件，然后根據建筑模板的標準尺寸，設置好排模的參數，用鼠標選需要排模的構件，由軟件輔助進行排布。軟件讀取構件需要布置模板的模板面的尺寸，根據建筑模板構件庫中的標準尺寸，進行排布，在構件轉角位置生成轉角連接模板。在排模的過程中，根據建筑模板規范，計算支撐點位置，生成支撐桿件圖。
[0005]但是，現有的這些組合模板輔助排模軟件系統有如下的缺點:
[0006](I)軟件能輔助的構件不完整
[0007]建設工程新型組合模板工廠化標準作業，就是要對主體結構樓層中的各種構件一次性整體澆筑成型，提高施工質量。現有的組合模板輔助排模軟件系統，一般針對柱墻或板這樣的大面積的排布，對于比如飄窗、陽臺、空調板、樓梯等構件不能輔助排模。
[0008](2)單種構件排模，非整體排模
[0009]建筑工程是由柱、墻、梁、板等構件組成的一個整體，這些構件有各種交接關系。現有的組合模板輔助排模軟件系統，一般只能排柱墻、板，或只能排柱墻，不能對柱墻梁板整體進行排模。實際上，這些構件的交接處關系復雜，要用各種交接模板來連接，形成整體的模板系統。
[0010](3)人工參與多，智能程度不高，提高效率有限
[0011]計算機軟件系統，就是用來提高效率工作，降低人工勞動強度。現有的組合模板輔助排模軟件系統在輔助排模的操作過程中，比如要選擇確定需要排模的構件，或者要先排好轉角位置，再進行大面位置的排等等，這些都需要更多的人工參與，效率很低。
[0012]一般的工程CAD圖，會將整個工程各個樓層各個構件的圖紙放在一個CAD文件中，而實際做工程是一個樓層接著一個樓層做，所以就需要先確定識別提取所操作的區域范圍。現在的CAD識別轉換系統，一般要使用圖紙分割功能，將圖紙按樓層構件分割好，再進行識別提取。但是，這種方法有以下缺點:
[0013](I)這種方法對原始CAD圖進行了分割，如果在后續操作中需要編輯CAD圖，在分割后的圖紙上編輯后就無法還原到分割前的原圖，這就對工程CAD圖紙造成的損傷。
[0014](2)工作效率低，需要耽誤時間對圖紙進行整理分割。另外，如果工程設計有變更，重新加載CAD圖后，還要重復進行分割的操作。
[0015](3)分割操作時，只能選擇矩形區域進行分割，不能用多邊形形式進行操作。
[0016](4)分割后，一張CAD圖紙可能被分割成幾十張小圖，每一張小圖都要進行保存，大大增加了工程文件的大小，不利于存儲。
[0017]另外，現有的工程圖紙識別方法無法精確識別橫梁、縱梁，并且需要手工進行復雜的操作，無法實現智能化識別。現在的CAD識別提取軟件，針對X向梁和Y向梁分別用兩張圖表達時，一般采用復制粘貼的方法，將兩張圖疊到一起，然后再開始識別提取。但是，這些軟件有如下缺點(以將Y向梁標注復制，粘貼到X向梁圖上為例):
[0018](I)如果將Y向梁配筋圖上的標注信息和梁線邊信息都復制，那么粘貼和X向梁配筋圖上后，導致梁邊線重疊，容易識別錯誤。
[0019](2)如果只將Y向梁配筋圖上的標注信息進行復制，那么復制操作前，要先將梁邊線等圖層進行隱藏，這樣又增加了操作步驟，降低了效率。
[0020](3)在“復制”、“粘貼”的操作過程中，需要鼠標在屏幕頻繁的縮放、移動，效率低。
[0021](4)上述復制、粘貼的操作，損傷了原圖。
[0022]此外，現有的組合模板排模軟件，只針對一種構件大面積的排模。比如，一道剪力墻，頂部有I根平行的梁，有3根垂直相交的梁，墻中有一根柱。現有的組合模板排模軟件僅能針對部分墻面區域(遠離平行的梁與垂直相交的梁的區域)進行大面域的排模。現有方案的缺點包括:(I)無法精確找出各構件需要排布模板的面域，進而無法實現整體模排；
(2)不能實現整體排模，不滿足新型組合模板推廣應用的需要。
[0023]還需要指出的是，現有的排模系統無法對排列的模板進行仿真，不能直觀地向建設人員呈現需布設的模板。同時，現有排模系統不能對模板進行編輯，如不能合并模板、分割模板。
[0024]現有的工程制圖系統在對查看圖像時還存在如下缺陷:在現在的組合模板排模軟件中，可以在屏幕上，用鼠標左鍵拖動進行三維旋轉操作。但是，現在軟件在三維旋轉的過程中，無法固定旋轉的中心點，導致想要觀察的節點在旋轉的過程中跑出了屏幕區域，無法進行有效的多角度觀察。同時在放大、縮小圖像時，也無法以一個固定點進行放大、縮小。
[0025]有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的建設工程排模方式，以克服現有排模系統的上述缺陷。
【發明內容】
[0026]本發明所要解決的技術問題是:提供一種建設工程組合模板全自動智能整體排模系統，可大幅提高排模效率及準確度。
[0027]此外，本發明還提供一種建設工程組合模板全自動智能整體排模方法，可大幅提高排模效率及準確度。
[0028]為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案:
[0029]一種建設工程組合模板全自動智能整體排模系統，所述排模系統包括:
[0030]智能識別提取模塊，用以智能分析建設工程圖紙線條間的相互位置關系和文字標注，將線條轉化為實體構件，從而生成三維建筑模型；
[0031]全自動智能排模模塊，用以根據智能識別提取模塊生成的三維建筑模型采用3D空心布爾算法生成空心模板面，再根據模板面之間的相互關系及設定參數生成角模板及平面模板，再根據技術規范生成安全的支撐體系及對拉體系。
[0032]作為本發明的一種優選方案，所述全自動智能排模模塊包括:
[0033]-模板面生成單元，用以根據智能識別提取模塊生成的三維建筑模型采用3D空心布爾算法生成空心模板面，再根據模板面之間的相互關系及設定參數生成角模板及平面模板；
[0034]-模板組件生成單元，計算分析出各種構件需要支設模板的面域，然后在這些面域上進行整體排模。
[0035]作為本發明的一種優選方案，所述排模系統還包括:
[0036]-CAD圖紙加載單元，用以加載工程CAD圖紙至排模系統中，識別提取圖紙上的構件的定位信息和尺寸信息，并形成建筑三維實體模型；
[0037]-識別工作區設置單元，用以通過輸入單元選取CAD圖紙加載單元識別提取出的CAD圖紙中的設定區域，作為識別工作區，后續CAD智能識別提取模塊識別提取的動作均針對識別工作區內的圖形。
[0038]一種建設工程組合模板全自動智能整體排模方法，所述排模方法包括:
[0039]智能識別提取步驟，通過智能識別提取模塊智能分析識別建設工程圖紙線條間的相互位置關系，將線條轉化為實體構件，從而生成三維建筑模型；
[0040]全自動智能排模步驟，通過全自動智能排模模塊實現全自動智能排模；根據智能識別提取模塊生成的三維建筑模型采用3D空心布爾算法生成空心模板面，再根據模板面之間的相互關系及設定參數生成角模板及平面模板，再根據技術規范生成安全的支撐體系及對拉體系。
[0041]全自動智能排模步驟包括:
[0042]-模板面生成步驟，通過模板面生成單元根據智能識別提取模塊生成的三維建筑模型采用3D空心布爾算法生成空心模板面，再根據模板面之間的相互關系及設定參數生成角模板及平面模板；
[0043]-模板組件生成步驟，通過模板組件生成步驟計算分析出各種構件需要支設模板的面域，然后在這些面域上進行整體排模。
[0044]本發明的有益效果在于:本發明提出的建設工程組合模板全自動智能整體排模系統及方法，可大幅提高排模效率及準確度。
[0045]本發明實現了整體排模，大幅度提高了工作效率。相對傳統手工排模，本發明可提高工作效率百倍。如，深圳匯林達公司胡雄經過半個小時的培訓，花了 2個小時，獨立完成廈門萬科廣場06#地塊8#樓的鋁合金配模和虛擬拼裝，提高工作效率超過200倍。
[0046]建設工程新型組合模板的重大意義之一在于推行“一次結構成型”，就是一個樓層中除柱墻梁板外，包括樓梯、飄窗板、空調板在內的所有構件，一次性澆筑。本發明采用的全自動智能整體排模，有助于推行新型組合模板的使用，有助推動行業的進步發展。
【附圖說明】
[0047]圖1為本發明全自動智能整體排模系統的組成示意圖。
[0048]圖2為本發明全自動智能整體排模方法的流程圖。
[0049]圖3為本發明排模系統的組成示意圖。
[0050]圖4為利用本發明排模系統排模的效果圖。
【具體實施方式】
[0051 ] 下面結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。
[0052]實施例一
[0053]請參閱圖1、圖3，本發明揭示了一種建設工程組合模板全自動智能整體排模系統，所述排模系統包括=CAD圖紙處理模塊1、CAD智能識別提取模塊2、補充繪圖編輯模塊3、全自動智能排模模塊4、檢查及編輯模塊5、計算輸出模塊6。以下分別介紹各個模塊。
[0054]【CAD圖紙處理模塊】
[0055]CAD圖紙處理模塊用以對CAD圖紙進行處理。CAD圖紙處理模塊包括:CAD圖紙加載單元、識別工作區設置單元、CAD圖紙編輯單元、CAD圖紙存儲單元。
[0056]CAD圖紙加載單元用以加載工程CAD圖紙至排模系統中，識別提取圖紙上的構件的定位信息和尺寸信息，并形成建筑三維實體模型；加載到排模系統中的CAD圖紙，能展現其底層數據信息，包括圖層信息、定位信息；在后續的識別提取時，針對圖紙上的圖元的數據信息進行識別和提取，以形成構件數據。
[0057]識別工作區設置單元用以通過輸入單元選取所述CAD圖紙加載單元識別提取出的CAD圖紙中的設定區域，作為識別工作區，后續CAD智能識別提取模塊識別提取的動作均針對識別工作區內的圖形。
[0058]CAD圖紙編輯單元用以對CAD圖紙進行編輯，包括圖形編輯、文字編輯、圖塊分解、圖紙比例修改、命令語句編輯。
[0059]CAD圖紙存儲單元用以以AUTOCAD的數據格式對經過編輯的圖紙進行存儲。
[0060]所述識別工作區設置單元包括:工作區范圍選擇子單元、工作區范圍標示子單元、圖形過濾子單元。
[0061]所述工作區范圍選擇子單元用以獲取選擇的識別工作區的范圍(可以選擇兩個以上的識別工作區，針對兩個以上的識別工作區，還可以以設置主工作區、副工作區自由切換)，通過選擇矩形工作區模式或多邊形工作區模式確定識別工作區的范圍；在矩形工作區模式下，用鼠標點擊屏幕圖形區的第一點，然后選取第二點；用這兩個點作為矩形的兩個對角點來形成矩形的識別工作區；如果識別工作區過大，超過屏幕圖形區的顯示范圍，通過使用中鍵移屏，或用鼠標滾輪縮放圖形區，用這兩種方式把第二點顯示到圖形區，然后再選取；在多邊形工作區模式下，用鼠標選取多邊形的第一個頂點，然后選取第二個頂點，依次選取完多邊形的所有頂點；用這些多邊形頂點形成一個多邊形的識別工作區；如果有頂點沒有顯示在屏幕圖形區內，可以通過使用中鍵移屏，或用鼠標滾輪縮放圖形區，把頂點顯示到屏幕圖形區內，再選擇。
[0062]所述工作區范圍標示子單元在識別工作區建立后，在屏幕上用螞蟻線醒目標示工作區的范圍。
[0063]所述圖形過濾子單元用以在后續的相關識別命令操作中，選取圖形時，用工作區過濾選擇的圖形，只選擇在識別工作區內的圖形，保證只識別工作區內的圖形；過濾包括如下步驟:將所有圖形轉換為折線段，主要針對弧線，從圓心按設置的角度分段形成折線段；通過判斷直線段的頂點是否在識別工作區內以確定該圖元是否在識別工作區的范圍內；如果線段2個頂點都不在識別工作區內，則判斷該線段與識別工作區是否有交點，如果有交點，也確定該圖元在識別工作區的范圍內。
[0064]通過設置工作區，使得本發明系統具有如下特點:(I)無損識別。應用這種發明，加載到軟件的CAD圖紙，不會被分割損傷。配合“CAD圖紙存儲”模塊，還可再反存為CAD格式。(2)不用整理分割圖紙，大大提高了工作效率。(3)可以繪制“矩形”和“多邊形”工作區范圍，更靈活地滿足實際工程圖紙的需要。(4)本發明還具有“繪制多個工作區”的特征，可以在屏幕上繪制多個工作區，建立多個工作后，用鼠標選擇某個工作為主工作區，主工作區用不同區的邊框線條進行顯示。需要時，識別將副工作區的信息同時識別。
[0065]【CAD智能識別提取模塊】
[0066]CAD智能識別提取模塊用以智能分析建設工程圖紙線條間的相互位置關系和文字標注，將線條轉化為實體構件，從而生成三維建筑模型。具體地，CAD智能識別提取模塊從CAD圖中分離出要識別的構件相關的圖元信息，從分離出來的圖元信息中分析構件的相關信息，并生成構件實體。所述CAD智能識別提取模塊包括:柱墻構件識別提取單元、梁構件識別提取單元、縱梁與橫梁分散標注識別單元、板構件識別提取單元、構件編輯單元。
[0067]-柱墻構件識別提取單元用以在CAD圖紙載入排模系統后，通過識別CAD圖元的圖層信息，將“柱”和“剪力墻”所在圖層的圖元所構成的平面形狀智能識別為排模系統中的“柱”和“剪力墻”構件；結合識別CAD圖紙上的“層高”數據信息，從而進一步生成構件的三維實體模型。
[0068]-梁構件識別提取單元用以將CAD圖紙加載進來后，通過識別CAD圖元的圖層信息，將“梁”所在圖層的圖元所構成的平面形狀，再結合CAD圖紙所標注的梁的尺寸數據，智能識別為排模系統中的“梁”構件；結合識別CAD圖紙上的“層高”數據信息，從而進一步生成構件的三維實體模型。
[0069]-縱梁與橫梁分散標注識別單元用以識別縱梁與橫梁的分散標注；將X向梁與Y向梁的分散標注(如用兩張圖來表示標注)集中起來識別。
[0070]-板構件識別提取單元用以將CAD圖紙加載進來后，通過識別CAD圖元的圖層信息，將“柱”、“墻”、“梁”所在圖層的圖元所構成的面狀區域智能識別為排模系統中的“板”構件；結合識別CAD圖紙上的“層高”數據信息，從而進一步生成構件的三維實體模型。
[0071]-構件編輯單元用以對識別提取出的構件進行編輯；包括針對所有構件的公共編輯，包括旋轉、復制、移動、鏡像、刪除，以及針對不同構件的編輯，包括針對梁構件合并、打斷、伸縮。
[0072]其中，所述柱墻構件識別提取單元包括墻構件識別提取單元、柱構件識別提取單
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[0073]所述墻構件識別提取單元包括:墻邊線選取子單元、墻邊線圖層更改子單元、墻標注選取子單元、墻邊線分組子單元、墻構件計算子單元、墻標注獲取子單元、墻構件生成子單元。
[0074]-墻邊線選取子單元用以按相同圖層、相同顏色的快速方式選取墻邊線，墻邊線包括直線和圓弧；或用普通的選擇方式、即通過鼠標在屏幕點選來選擇墻邊線。
[0075]-墻邊線圖層更改子單元用以將選取的墻邊線的圖層更改到預先設置的墻邊線圖層中。
[0076]-墻標注選取子單元用以按相同圖層、相同顏色的快速方式選取墻標注；或用普通的選擇方式、即通過鼠標在屏幕點選來選擇墻標注；更改其圖層到預先設置的墻標注圖層中。
[0077]-墻邊線分組子單元用以對墻邊線圖層中的墻邊線按平行線分組，相互平行的線段分到同一組中，相同圓心的圓弧認為是平行線。
[0078]-墻構件計算子單元對同一組中的平行線，計算其相互間的距離，如果距離與預先設置的墻寬度相同則認為是一道墻，計算此平行線的中心線，以平行線的中心線作為墻中心線，平行線間的距離作為墻寬。
[0079]-墻標注獲取子單元用以在墻中心線兩邊、距離為兩個墻寬的范圍內搜索墻標注，將找到的最近的標注作為此墻的標注。
[0080]-墻構件生成子單元用以根據找到的墻中心線生成墻構件。
[0081]所述柱構件識別提取單元包括:柱邊線選取子單元、柱邊線圖層更改子單元、柱標注選取子單元、柱邊線分組子單元、最大外包多邊形搜索子單元、柱構件生成子單元、循環生成控制子單元、全部柱構件生成子單元、標注子單元。
[0082]-柱邊線選取子單元用以按相同圖層、相同顏色的快速方式選取柱邊線，包括直線和圓弧；或者用普通的選擇方式、即用鼠標在屏幕點選來選擇柱邊線。
[0083]-柱邊線圖層更改子單元用以將選取的柱邊線的圖層更改到預先設置的柱邊線圖層中。
[0084]-柱標注選取子單元用以按相同圖層、相同顏色的快速方式選取柱標注，或者用普通的選擇方式、即用鼠標在屏幕點選來選擇柱標注；更改其圖層到預先設置的柱標注圖層中。
[0085]-柱邊線分組子單元用以對柱邊線圖層中的柱邊線分組，相互之間有交點的，或者距離在設定距離內的分為同一組；兩線段的距離為線段的兩個端點到另一線段的距離，相互計算后，取其中的較小值。
[0086]-最大外包多邊形搜索子單元用以在同一組線段中，從頂點的X坐標值最小的線段搜索其最大的外包多邊形；從一個起始線段出發，從線段集中尋找與之相連的多邊形；當起始邊在多邊形內或邊上時，找到的是包含起始邊的多邊形，此多邊形作為板邊界；當起始邊在多邊形外，包括選段集的左、右、上、下處的線段，則找到的是線段集的外包多邊形，此多邊形作為柱的輪廓。最大外包多邊形搜索子單元搜索最大的外包多邊形的方法包括:(I)線段集中所有線段與起始線段求交，找出與起始線段有交點的所有線段；(2)在這些線段中，尋找交點離起始線段的起點最近的線段，但交點不能為起點；(3)在交點處打斷所有的線段，包括起始線段；起始線段被打斷后，起點到交點之間的線段作為新的起始線段；
(4)按起始線段終點到起點方向作為零度，計算打斷后的線段與起始線段的夾角；(5)將夾角最小且不為O的線段作為下一個起始線段，當前起始線段作為要尋找的多邊形的一條邊；(6)如果下一個起始線段的終點和已找到的多邊形的邊的某個頂點相同，則該邊為多邊形的起始邊，找到的下一起始線段為多邊形的終止邊，起始邊、終止邊以及其之間的線段一起構成最終尋找到的多邊形；(7)如果下一個起始線段與已找到的多邊形線段不能形成多邊形，則從第(I)步開始重復此過程，直到找到多邊形為止；如果線段集中沒有線段了，則認為沒有多邊形，也停止尋找。
[0087]-柱構件生成子單元與最大外包多邊形搜索子單元連接，用以找到一個外包多邊形，將其作為柱的輪廓線，生成一個柱構件；同時從組中刪除外輪廓線，以及外輪廓內部的線段。
[0088]-循環生成控制子單元利用最大外包多邊形搜索子單元、柱構件生成子單元重復搜索及生成動作，搜索出所有的外包多邊形并生成所有柱構件。
[0089]-全部柱構件生成子單元通過最大外包多邊形搜索子單元、柱構件生成子單元、循環生成控制子單元搜索完全部線段組，生成全部柱構件。
[0090]-標注子單元用以從柱標注中搜索柱構件對應的標注；標注的文字距離最近的柱輪廓邊線不超過文字高度的1.5倍，如果有多個符合要求的柱標注，則按最近的為準；距離的計算方式為:以文字的外包矩形的四個頂點中離柱輪廓線段最近的距離作為文字到輪廓線段的距離。
[0091]所述梁構件識別提取單元包括:梁邊線選取子單元、梁邊線圖層更改子單元、梁標注選取子單元、標注文字識別子單元、梁邊線分組子單元、梁構件計算子單元、梁標注獲取子單元、梁構件生成子單元。
[0092]-梁邊線選取子單元用以按相同圖層、相同顏色的快速方式選取梁邊線，包括直線和圓弧；或者用普通的選擇方式、即通過鼠標在屏幕點選來選擇梁邊線。
[0093]-梁邊