一种基于BIM+CAM技术的型材制造系统及方法与流程

一种基于bim+cam技术的型材制造系统及方法
技术领域
1.本发明涉及型材加工技术领域，具体涉及一种基于bim+cam技术的型材制造系统及方法。


背景技术：

2.目前，bim已经进入国家科技支撑计划重点项目，目前cam技术已经非常成熟，在数控切割下料管材，型材，板材，甚至钢筋上效率已经很高，目前制约bim应用的主要困难是，如何从传统的结构设计软件过度到bim，autodesk行业软件集，如何把bim数据自动提供给cam软件，并经过智能化套料提供给数控加工设备，国内已进入探索阶段。如图1所示，国内目前对于型材钢结构加工通过设计院提供bim或cad模型，由施工单位组织人员翻样深化，加工成可供生产的cad图纸，再由设备操作人员将cad图纸中的尺寸参数填入至加工设备，结合焊接标准及加工工艺，由加工设备生产一个工件，由此往复。该现有的技术存在以下缺点：
3.一、bim技术目前只运用到设计端，在其下游的生产及施工方并未打通数据传递通道，信息的传递需要大量的人工介入，整个过程需要大量的重复智力劳动人员及体力劳动人员进行同质化的低端智力生产。在型材项目中，施工单位拿到设计院的图纸，需要做的工作如下：
4.1.重新深化翻模(大量人工)；
5.2.统计工程量(大量人工)；
6.3.按量安排施工(大量人工手工加工)；
7.4.或将深化后图纸按加工尺寸进行编程示教(大量人工)；
8.5.根据不同零件，重复使用编程软件(大量人工)
9.6.焊接标准，添加加工工艺安排生成(大量经验)；
10.7.由编程或示教软件的加工数据，安排加工(大量经验)；
11.8.选择对象焊接构件。
12.二、钢结构加工的目的是为了焊接，焊接坡口的国家标准非常复杂，而钢结构加工工人，翻样技术人员对焊接并不十分了解，信息在传递过程中有脱节。
13.三、以往的过程没有全局化的观念，做的比较好的按批次，按起重重量分构件，制定生产计划，导致每次加工残余废料较多，材料利用率较低，浪费较多。加工重复路径杂乱，电力气体消耗浪费较多。
14.四、型材的加工轨迹十分复杂，加工设备的机械形式需要多轴联动，仅有机器人可以胜任，但机器人针对批量的编程是容易的，对于每个零件都不同但都需要编程示教的型材加工来讲，路径规划的任务非常繁琐，加工准备时间远远超出加工时间。现状是依然有大量的工作依赖人工手工加工。
15.现有的设备可以解决大批量少种类的批量生产，但对于越来越多的个性化设计，无法提供标准化产品。
16.因此，需对现有技术加以改进。


技术实现要素：

17.为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于bim+cam技术的型材制造系统及方法，整个过程采用信息化传递，实现了小批量大种类的建筑项目可以工厂化生产的目的。
18.为实现上述目的，本发明提供了一种基于bim+cam技术的型材制造系统，包括bim设计端和cam生产端的信息传递，所述bim设计端包括相连的设计图制作模块和型材软件处理模块，所述cam生产端包括相互连接的控制器和加工设备，所述型材软件处理模块通过以太网总线连接至控制器，所述加工设备连接至焊接安装端。
19.上述的基于bim+cam技术的型材制造系统，所述设计图制作模块包括tekla软件、revit软件和rhino软件。
20.上述的基于bim+cam技术的型材制造系统，所述型材软件处理模块包括分别与设计图制作模块连接的生产详图单元和数据解析单元，所述生产详图单元、数据解析单元对设计图制作模块内的数据进行处理后通过以太网发送至控制器。
21.上述的基于bim+cam技术的型材制造系统，所述控制器包括机器人控制器或五轴控制器，所述加工设备为机器人加工设备或数控切割加工设备，所述机器人控制器与机器人加工设备相连，所述五轴控制器与数控切割加工设备相连。
22.本发明还提供了一种基于bim+cam技术的型材制造方法，包括以下步骤：
23.s1：研发型材通过设计图制作模块制作，将参数写入设计图制作模块中；
24.s2：通过生产详图单元生成施工详图，并将设计图制作模块中的数据传输至数据解析单元；
25.s3：数据解析单元根据焊接标准设置加工的参数，通过以太网传送至机器人控制器或者是五轴控制器，机器人控制器或五轴控制器收到上述信息后经过内部的运算模块将加工信息转换成将控制信号后分别发送至机器人加工设备或者数控切割加工设备，控制加工设备对型材进行加工；
26.s4：最后将加工好的型材通过焊接安装端进行人工的焊接和安装，直至完成制作。
27.上述的基于bim+cam技术的型材制造方法，在步骤s3中，所述数据解析单元对数据进行有效分组、轨迹规划和坐标转换，并将设置好的参数发送至控制器。
28.上述的基于bim+cam技术的型材制造方法，步骤s3和s4中，加工设备根据控制器发出的控制信号加工，使坡口成型，并介入人工进行焊接安装，直至完成操作。
29.依据上述实施例的一种基于bim+cam技术的型材制造系统及方法，该方案具有以下的效果：
30.本发明的系统结构合理、使用简单，打通bim设计端和cam生产端的信息传递，并对现有设备做信息化改造，使其能够接受全局化优化的生产管理安排，在型材加工中，从bim设计入手至生产成型只需必要的安全维护人员即可。整个过程采用信息化传递，实现了小批量大种类的建筑项目可以工厂化生产的目的。
附图说明
31.图1为现有技术型材制造系统的内部结构框图；
32.图2为本发明第一实施例的结构框图；
33.图3为本发明第一实施例的原理框图。
34.对应说明书附图内的附图标记参考如下：
35.bim设计端1、cam生产端2、设计图制作模块11、型材软件处理模块12、机器人控制器21、五轴控制器22、机器人加工设备23、数控切割加工设备24、生产详图单元121、数据解析单元122。
具体实施方式
36.为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。
37.本发明的第一实施例公开了一种基于bim+cam技术的型材制造系统，如图2与图3所示，包括bim设计端1和cam生产端2的信息传递，bim设计端1包括相连的设计图制作模块11和型材软件处理模块12，cam生产端2包括相互连接的控制器和加工设备，型材软件处理模块12通过以太网总线连接至控制器，加工设备连接至焊接安装端3。
38.具体地说，设计图制作模块11包括tekla软件、revit软件和rhino软件，其他三维设计软件生成的图形格式是有要求的。支持iges,step等通用的三维数据格式，而且在设计画图的时候对于坐标系也是有要求的，型材的轴线方向需要是坐标轴(xyz其中之一)；如果建模的时候轴线不在坐标轴上会导致软件计算失败；建模完成后把文件另存为iges或者step格式的文件，iges的存储选项里面需要勾选分割圆周面，面的保存方式为剪裁曲面；运行软件打开刚才生成的iges或者step文件，选择拉伸法向及轴线方向，然后把iges文件导入软件，可以一次导入一个文件，或者导入一个文件夹都可以，系统会自动读取整个文件夹下面的所有受支持文件；型材软件处理模块12包括分别与设计图制作模块11连接的生产详图单元121和数据解析单元122，生产详图单元121、数据解析单元122对设计图制作模块11内的数据进行处理后通过以太网发送至控制器；控制器包括机器人控制器21或五轴控制器22，加工设备为机器人加工设备23或数控切割加工设备24，机器人控制器21与机器人加工设备23相连，五轴控制器22与数控切割加工设备24相连，因此cam生产端2有两条线路，一条是机器人控制器21和机器人加工设备23，另一条是五轴控制器22和数控切割加工设备24，根据使用中的需要来选定，控制器根据设置的参数，例如速度、引线长度、割缝补偿值等工艺参数自动生成加工轨迹，再生成加工指令和加工报表，这些数据都被传送至加工设备，加工设备收到生产指令后开始自动化生产，生产过程只需人工介入焊接安装即可。
39.本发明第一实施例的系统简单、操作方便，可以取代体力劳动实现自动化，软件可以取代智力劳动实现智能化，bim设计端1和cam生产端2的数据打通及加工设备的信息化提升，能够显著提高企业生产效率，降低人工劳动强度。提高材料利用率，节约材料成本，加速工程建设时间，减少对社会的影响。
40.本发明的第二实施例公开了一种基于bim+cam技术的型材制造方法，包括以下步骤：
41.s1：研发型材通过设计图制作模块1制作，将参数写入设计图制作模块1中；
42.s2：通过生产详图单元121生成施工详图，并将设计图制作模块11中的数据传输至数据解析单元122；
43.s3：数据解析单元122根据焊接标准设置加工的参数，通过以太网传送至机器人控制器21或者是五轴控制器22，机器人控制器21或五轴控制器22收到上述信息后经过内部的运算模块将加工信息转换成将控制信号后分别发送至机器人加工设备23或者数控切割加工设备24，控制加工设备对型材进行加工；
44.s4：最后将加工好的型材通过焊接安装端进行人工的焊接和安装，直至完成制作。
45.另外，在步骤s3中，数据解析单元122对数据进行有效分组、轨迹规划和坐标转换，并将设置好的参数发送至控制器；步骤s3和s4中，加工设备根据控制器发出的控制信号加工，使坡口成型，并介入人工进行焊接安装，直至完成操作。
46.由于第二实施例是第一实施例的方法，第一实施例中已经具体阐述了该系统的具体步骤和有益效果，因此不再进行赘述。
47.以上对发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改做出若干简单推演、变形或替换，这并不影响发明的实质内容。