一种通过BIM技术的超高层擦窗机动态检测方法与流程

本发明属于智能化领域，涉及一种通过bim技术的超高层擦窗机动态检测方法。

背景技术：

bim(buildinginformationmodeling,即建筑信息模型)是继二维cad技术后的一种工程建设行业的新型计算机应用技术，对整个行业产生了深远的影响。该技术将各个专业信息整合在一个三维模型里，方案团队、设计团队、施工团队和业主各方人员都可以通过bim模型进行协同设计，提高工作效率、节约成本、缩短工期以实现可持续发展。

超高层项目涉及专业多，在使用二维图纸作为数据信息的表达工具时，设计人员通过二维设计叠图来发现各专业在空间上的干涉和碰撞，效率低下且人力成本巨大，同时，业主和项目管理很难对每个碰撞点都进行协调和管理增加项目时间经济成本。

擦窗机是高层建筑物外墙立面和采光屋面清洗、维护作业的常用设备，是完成高空作业最安全、实用、高效的专用设备。擦窗机最大的特点是非标准性机电设备，由于建筑高度、外观、立面结构形式、楼顶空间尺寸都不相同，与其配套的擦窗机系统也要根据建筑形式和功能来进行针对性设计，但仅凭二维图纸这种传统的设计手段，很难确定设计完成的擦窗机在实际应用过程中能避开其他专业的干扰正常运行。

针对以上技术难题，亟需一种针对性的技术手段或方法，以协助各方更有效的检验超高层项目擦窗机方案的可行性，可靠性及安全性，解决建设中存在的难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过bim技术的超高层擦窗机动态检测方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种通过bim技术的超高层擦窗机动态检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)：在bim软件中建立参数化擦窗机模型；

步骤(2)：将擦窗机bim模型与其他相关专业模型整合成任务模型；

步骤(3)：用bim软件编译擦窗机运行轨迹参数化程序；

步骤(4)：在任务模型里，擦窗机按轨迹进行动态模拟运行；

步骤(5)：对模拟过程中的擦窗机模型进行碰撞检测；

步骤(6)：碰撞检测符合要求后输出碰撞检测报告。

可选的，所述步骤(1)中，模型能够表示擦窗机的部件名称及id号、模型的空间位置和几何尺寸。

可选的，所述步骤(2)中，其他相关专业模型包括建筑、结构、暖通、电气、给排水和幕墙模型。

可选的，所述步骤(3)中，参数化程序分为三个部分：

一是擦窗机动作单元模块化拆分，将擦窗机模型拆分为台座、jib-1悬臂、jib-2悬臂、jib-3悬臂以及擦窗机吊篮等基础几何单元；

二是创建擦窗机运动轨道，将轨道图纸转换成计算机能够编译的参数化程序，通过程序化定义让台座在轨道上运动；

三是擦窗机姿态控制，根据悬臂回转角信息定义擦窗机各动作单元转轴的可回转角度；

在运行轨迹参数化程序里将擦窗机轨道按一定模数等分作为擦窗机运行观测点，观测点定义为擦窗机台座所在位置；某个观测点上具体的擦窗机姿态，由jib-1悬臂转轴、jib-2悬臂擦窗机转轴、jib-3悬臂转轴和吊篮悬臂转轴回转角度共同定义当前位置下的具体工况；

将相邻观测点的擦窗机姿态串联模拟擦窗机运行轨迹，通过研究观测点上具体的擦窗机姿态判断擦窗机运行是否合理。

可选的，所述步骤(5)中，如果检查出的碰撞检测报告不符合要求，则确定现阶段其他相关专业对擦窗机运行有影响，需修改擦窗机bim模型返回步骤(1)或对相关专业bim模型进行修改调整后返回步骤(2)或修改擦窗机运行轨迹返回步骤(3)；

如果碰撞检测报告符合要求，则进入步骤(6)。

可选的，所述步骤(6)中，碰撞检测报告包括模型碰撞的位置及部件的id号。

本发明的有益效果在于：

1、为擦窗机公司提供一种动态模拟检测方法，可将数据整合进擦窗机综合参数数据库中进行预测工作，对累计误差可能导致的工程事故进行工程风险预警。

2、该方法简单易懂，适用于所有超高层建设项目擦窗机系统方案的运行检测。

3、通过该方法得到的擦窗机安全运行轨迹数据可用于辅助工程人员搭建擦窗机系统，操作设备以及对现场技术人员的技术交底工作。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的设计流程图；

图2为某种折臂式擦窗机cad图纸；

图3为某种折臂式擦窗机型号规格数据表；

图4为擦窗机运行轨迹程序设计流程图；

图5为擦窗机运行轨道观测点定位图；

图6为擦窗机悬臂回转动作示意图；

图7为擦窗机碰撞检测程序设计流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，一种通过bim技术的超高层擦窗机运行检测方法，包括以下步骤：

(1)在revit软件中建立完整版的参数化擦窗机模型,revit软件中族、族类别、族类型的图元分级体系能够高效管理各种类型和型号的擦窗机模型，根据图2擦窗机设计图纸并经过数据分析过后，把擦窗机各个独立动作单元通过参数化建模方式建立成为可控制尺寸的体量。再根据擦窗机图纸所示的运动方式及运动范围定义各个独立运动体量的空间和相对运动关系并通过族参数加以限制。最后输入图3所示的相应规格的擦窗机几何数据，完成擦窗机参数化模型的建立。

(2)将擦窗机参数化模型与其他相关专业bim模型整合成任务模型，擦窗机模型和其他相关专业bim模型需严格按照图纸设计的定位、尺寸，在bim技术软件autodeskrevit中叠加整合成任务模型。

(3)图4为擦窗机运行轨迹程序设计流程图，主要描述了将擦窗机几何体量、悬臂回转角、轨道等信息用bim技术软件grasshopperforrhino编译成擦窗机运行轨迹参数化程序的设计流程。参数化程序主要分为三个部分：一是擦窗机动作单元模块化拆分，将擦窗机模型拆分为台座、jib-1悬臂、jib-2悬臂、jib-3悬臂以及擦窗机吊篮等基础几何单元；二是创建擦窗机运动轨道，将轨道图纸转换成计算机能够编译的参数化程序，通过程序定义台座在轨道上运动；三是擦窗机姿态控制，根据悬臂回转角信息定义擦窗机各动作单元转轴的可回转角度。如图5，在运行轨迹参数化程序里将擦窗机轨道按一定模数等分作为擦窗机运行观测点，观测点定义为擦窗机台座所在位置。图6为某个观测点上具体的擦窗机姿态，由jib-1悬臂转轴(±180°)、jib-2悬臂擦窗机转轴(±135°)、jib-3悬臂转轴(±135°)、吊篮悬臂转轴(±180°)等回转角度共同定义了当前位置下的具体工况。将相邻观测点的擦窗机姿态串联即可模拟擦窗机运行轨迹，通过研究观测点上具体的擦窗机姿态可判断擦窗机运行是否合理。

(4)在任务模型里，擦窗机按参数化程序设计的轨迹进行动态模拟运行。

(5)对模拟过程中的擦窗机模型进行碰撞检测，需要将擦窗机的空间运动轨迹在时间轴上取若干个关键时刻和相对应的擦窗机运动姿态关联形成关键帧。通过对关键帧上擦窗机与其它构筑物的空间关系判定来确定擦窗机动态模拟过程中是否存在碰撞。如图7所示的擦窗机碰撞检测程序设计流程图，反映的是在grasshopper中使用“meshintersection”网格相交节点对擦窗机与其他构筑物是否冲突进行检测，若判定为冲突则提示“clash！”碰撞警告并标红相应擦窗机单元的程序设计逻辑。本项目l63层擦窗机在动态模拟过程中jib-3悬臂向外伸出工作时受回转半径限制与斜撑桁架产生碰撞，深度为150mm，参照本发明的相关说明，需返回步骤(1)调整擦窗机型号尺寸或返回步骤(3)重新定义擦窗机运动轨迹或调整与之干涉的构筑物位置。经过专项讨论，结构专业给出向左移斜撑桁架300mm的建议以满足擦窗机进出空间要求。修改结构模型以后，重新进行碰撞检测，所有关键帧都判定为无冲突，显示“clear～”安全标识，进入到下一步。

(6)擦窗机bim模型满足碰撞检测要求后，输出碰撞检测报告数据，向相关专业提供的碰撞检测报告，即结束检测。

上述步骤(1)中，参数化擦窗机bim模型需严格按照设计图纸建模，模型需表示擦窗机的部件名称及id号、模型的空间位置、几何尺寸等必要信息。模型的尺寸和位置均采用参数化设计，方便后期模型的调整更新。

上述步骤(5)中，碰撞检测报告中包括碰撞的位置及部件的id号等信息，为相关专业修改bim模型提供依据。

上述步骤(5)中，修改方案有优先顺序，先修改其他专业bim模型，如仍不符合要求，再优化擦窗机运行轨迹，如仍不符合要求，再修改擦窗机bim模型。

上述相关专业bim模型包括建筑、结构、暖通、电气、给排水、幕墙专业bim模型。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。