基于虚拟技术的施工方法及系统与流程

文档序号:14475329阅读:213来源:国知局
基于虚拟技术的施工方法及系统与流程

本发明涉及一种基于虚拟技术的施工方法及系统。



背景技术:

建筑信息模型(buildinginformationmodeling,bim)是全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表达,是集建设工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。但回顾国内外关于bim技术的研究,将bim技术应用于工程现场的管理,并进一步探究现场管理bim应用系统的相对较少。

增强现实(augmentedreality.ar)是虚拟现实(virtualreality.vr)基础上发展起来的一种新兴计算机应用和人机交互技术,也是一个多学科交叉的新兴研究领域。与vr让用户完全沉浸在完全虚构的数字环境中不同,ar技术是借助显示技术、交互技术、多种传感技术和计算机图形与多媒体技术将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息无缝地融合到用户所看到的真实环境中,通过显示设备对现实世界进行景象增强的技术,提高系统使用者对真实世界的感知能力。但是相比于国外的研究,国内的研究还处于理论性研究阶段,大多数研究仍处于片面性阶段研究,缺乏对ar系统的整体研究,而且缺乏结合实际企业进行应用的探究。

虽然bim技术已经应用于建设项目的各个阶段,并辅助各个利益相关者之间进行沟通,解决各专业之间的协调问题,减少了冲突,降低了施工成本和返工成本等等优势。但是将bim包含的信息及拥有的价值应用于工程现场的工程管理活动和任务确保进度、质量和安全的研究和应用相对较少。bim技术现在的主要应用还仍停留在模拟和效果展示上,仍然未能结合实际情景进行问题解决,辅助分析决策等问题。bim包含的大量信息价值与现实情景的结合之间存在困难,这也就阻碍了bim技术应用于工程现场管理的应用。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种基于虚拟技术的施工方法及系统,能够解决bim包含的大量信息价值与现实情景的结合之间存在困难的问题。

为解决上述问题,本发明提供一种基于虚拟技术的施工方法,包括:

将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型;

通过在3dmax中的光线设置、材质调整以及渲染器的设置微调,使3d施工模型达到与真实环境相近的显示效果;

将达到与真实环境相近的显示效果的3d施工模型,以wrl文件类型导入到ar程序;

ar程序获取施工环境的标记和定位信息,并根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

进一步的,在上述方法中,所述bim施工模型中的信息包括:进度管理信息、质量管理信息、安全管理信将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型,包括:

通过revitarchitecture将bim施工模型转换为3d施工模型;

将3d施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工。息和成本管理信息。

进一步的,在上述方法中,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示,包括:

通过artoolkit将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

进一步的,在上述方法中,根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示,包括:

后台服务器从web和移动终端获取数据模型展示请求;

后台服务器根据数据模型展示请求中的所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

根据本发明的另一面,提供一种基于虚拟技术的施工管理系统,包括:

系统服务器,用于将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型;通过在3dmax中的光线设置、材质调整以及渲染器的设置微调,使3d施工模型达到与真实环境相近的显示效果;将达到与真实环境相近的显示效果的3d施工模型,以wrl文件类型导入到ar程序;

施工模块,用于供ar程序获取施工环境的标记和定位信息,并根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

进一步的,在上述系统中,所述bim施工模型中的信息包括:进度管理信息、质量管理信息、安全管理信息和成本管理信息。

进一步的,在上述系统中,所述系统服务器,用于通过revitarchitecture将bim施工模型转换为3d施工模型;将3d施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工。

进一步的,在上述系统中,所述施工模块,用于通过artoolkit将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

进一步的,在上述系统中,所述施工模块,用于供后台服务器从web和移动终端获取数据模型展示请求;后台服务器根据数据模型展示请求中的所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

与现有技术相比,本发明可以在3dmax中进行3d施工模型动画的制作和模拟,这样不仅节省了建模时间,而且通过在3dmax中制作3d施工模型的动画省去了编程人员进行程序编写的困难,增加了工程现场管理的实用性。并且克服了对于不懂编程的建筑人员要利用代码进行ar模型建立的困难,将ar技术带入建筑施工现场的应用,而且该过程相比于编辑ar模型程序的时间节省了很多。

附图说明

图1是本发明一实施例的系统模块及相关数据库与服务器的关系图;

图2是本发明一实施例的工程现场ar与bim集成架构图;

图3是本发明一实施例的具体实现流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示,本发明提供一种基于虚拟技术的施工方法,包括:

将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型;

通过在3dmax中的光线设置、材质调整以及渲染器的设置等等微调,使3d施工模型达到与真实环境相近的显示效果;

将达到与真实环境相近的显示效果的3d施工模型,以wrl文件类型导入到ar程序;

ar程序获取施工环境的标记和定位信息,并根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

在此,虽然bim技术已经应用于建设项目的各个阶段,并辅助各个利益相关者之间进行沟通,解决各专业之间的协调问题,减少了冲突,降低了施工成本和返工成本等等优势。但是将bim包含的信息及拥有的价值应用于工程现场的工程管理活动和任务确保进度、质量和安全的研究和应用相对较少。bim技术现在的主要应用还仍停留在模拟和效果展示上,仍然未能结合实际情景进行问题解决,辅助分析决等问题。bim包含的大量信息价值与现实情景的结合之间存在困难,这也就阻碍了bim技术应用于工程现场管理的应用。

本实施例可以由系统服务器和施工模块实现,系统服务器是该框架的核心,它负责存储管理整个框架中的所有数据,并根据各个模块对信息库的需求做出回应,并处理相关模块的系统请求。包括对项目模型信息的输入和输出都需要其处理。施工模块的主要功能是将具有信息的模型应用到施工现场指导施工管理,该模块要实现的是一个虚实融合的过程,系统不仅需要对设计模型进行处理分析、满足指导的需要,而且还需要将模型与真实环境匹配,实现虚实环境的真实融合,达到指导管理的需要。

该虚实融合的过程的指导管理主要从四个方面着手,即成本管理、进度管理、安全管理和质量管理。因为这四个方面是现在工程现场管理主要关注的要点,符合现有的施工现场管理人员管理的思路,易于框架的实施,方便现场施工现场管理人员操作。工程现场ar与bim集成架构如图2所示。

该系统框架在工程现场的管理服务主要包括施工准备阶段的管理应用,施工阶段的管理应用、检查验收阶段的应用和竣工验收阶段的应用。首先通过wbs对工作任务进行分解,进而根据分解后的管理任务计划,对模型进行拆分及预设,已达到现场管理应用的需求。通过对现场环境的识别,进而匹配相应的管理模型及信息,完成相关的任务管理。该应用框架通过具体化各个阶段需要完成主要工程任务,通过对任务的管理进而实现工程项目在进度管理、质量管理、成本管理和安全管理需要完成的任务。通过ar技术,该系统框架将bim技术预先制定的计划信息完整的显示在工程现场施工环境中,使得项目管理者和各分包商及利益相关者可以及时根据现场情况的变动进行工程项目的管理,并对比实际施工任务与计划的偏差,及时作出决策和调整。

本发明可以在3dmax中进行3d施工模型动画的制作和模拟,这样不仅节省了建模时间,而且通过在3dmax中制作3d施工模型的动画省去了编程人员进行程序编写的困难,增加了工程现场管理的实用性。并且克服了对于不懂编程的建筑人员要利用代码进行ar模型建立的困难,将ar技术带入建筑施工现场的应用,而且该过程相比于编辑ar模型程序的时间节省了很多。本发明利用3dmax作为数据的中间转换及加工接口,在于充分的将bim的优越性能应用到了ar技术中,通过两者的结合,完美的解决了现有信息技术无法应用于现场施工管理的缺点,并实现了bim模型与现场环境的虚实融合。通过这种数据转换的方法,不仅充分的发挥了bim模型尺寸精确和信息充足的优势,而且通过3dmax的渲染技术使得3d施工模型更能与环境相融合,视觉效果更好。

本发明实现让更多不懂专业技术的人也能进行工程项目管理,也能参与工程现场的各种工作,及时发现工程现场管理存在的重要问题,并作出相应处理。因为该应用框架不仅让更多复杂的专业信息变为了可视化的模型信息,让更多复杂的管理信息变为了可视化的模型信息,而且通过两者技术的结合,把这些虚拟的模型信息成功的融合进真实的环境中,减少了大量工程现场管理人员的脑力记忆工作量,通过施工前的模拟展示、交流沟通,真正的实现了信息化的施工管理。

本发明的基于虚拟技术的施工方法一实施例中,所述bim施工模型中的信息包括:进度管理信息、质量管理信息、安全管理信息和成本管理信息。

本发明的基于虚拟技术的施工方法一实施例中,将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型,包括:

通过revitarchitecture将bim施工模型转换为3d施工模型;

将3d施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工。

本发明的基于虚拟技术的施工方法一实施例中,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示,包括:

通过artoolkit将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

在此,可以用到的主要工具包括artoolkit、3dmax、revitarchitecture和sqlserver数据库等,从设计到施工,所有的3d模型的建立都是通过revitarchitecture建立,通过3dmax做渲染,再通过artoolkit将3d施工模型与真实场景融合,指导施工辅助管理,最后将所有的数据都存储到sqlserver数据库中,形成经验库。

可以建立bim模型,建立bim模型将转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工,通过在3dmax中的光线设置、材质调整以及渲染器的设置等等微调,使模型达到与真实环境相近的显示效果,最后将设置好效果的模型文件以wrl文件类型导入到ar程序中进行显示。

本发明的基于虚拟技术的施工方法一实施例中,根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示,包括:

后台服务器从web和移动终端获取数据模型展示请求;

后台服务器根据数据模型展示请求中的所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

在此,系统通过使用后台系统服务器来实现web和移动终端的数据访问,并采用无线网络进行数据传输媒介,从而增强该应用框架在整个项目现场数据共享的便捷性。施工阶段的数据信息都由后台服务器中相关的bim模型库、系统数据库和定位信息经过加工处理形成。根据施工现场的管理任务需求,向系统提出模型展示应用请求。系统模块及相关数据库与服务器的关系如图1所示。

工程现场项目管理人员通过ipad和相关移动设备运用ar技术进行现场分析模拟,通过对标记的识别即可获得相应的管理信息,并结合现场具体情况做出正确的判断,完成管理任务。

具体的,本发明与单独应用ar和bim技术的系统有所区别,它不仅充分发挥了bim技术的信息集成、共享和模拟分析功能,而且将ar技术应用于工程现场管理,弥补了现有信息技术无法应用于施工现场的弊端,也推进了施工现场信息化技术应用。该框架的具体实现流程如图3所示。

在施工阶段针对工程项目管理在进度、成本、质量和安全方面的管理入手,从这四个方面的管理任务的需要进行模型信息提取及处理以满足各个方面在管理上的需要。在该过程中,不仅需要根据各个方面的需要将模型进行拆分处理,而且还需要根据施工的具体要求,对模型进行施工管理业务上的具体处理,使其能起到对辅助工程现场管理的作用。在该阶段根据现场管理者的要求,形成施工展示模型,将其与现场具体的定位信息进行匹配后,即可形成施工指导模型。将经过施工过程修改后的模型即可作为竣工模型存入bim模型库,而且在施工过程中需要将施工相关的信息存入竣工模型中,以完善模型信息,将不能存入模型中的大量相关信息存入系统数据库中,以备检索分析使用。其主要工作过程可参考施工项目管理工程师的操作流程。

ar技术还可以提供基于标记的现场微调功能,所以在现场手持移动设备既可以实现部分功能的微调,颜色变换或构件替换等等细部调整,以更好的满足工程现场管理指导的需要。

首先本发明框架使用的便捷性在于,对于高层管理者,可以通过在办公室内通过bim模型产生的各种模拟信息进行讨论,确定施工方案、进度计划、现场平面布置、成本控制计划等等。而针对具体的工程现场项目管理人员,他们可以通过ipad和相关移动设备进行工程现场的管理,通过对标记的识别即可获得相应的管理信息,并结合现场具体情况做出正确的判断,完成管理任务。

其次,本咫尺千里框架使用的便捷性在于bim模型信息的集成性和可共享性。该管理模型将所有重要关键信息都集成于bim模型中,通过将信息赋予到具体的构件中实现了空间架构与管理信息的统一,进而便于数据定位与筛选,也有利于ar标记模型的匹配。

本发明还提供另一种基于虚拟技术的施工系统,包括:

系统服务器,用于将bim施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工得到对应的3d施工模型;通过在3dmax中的光线设置、材质调整以及渲染器的设置微调,使3d施工模型达到与真实环境相近的显示效果;将达到与真实环境相近的显示效果的3d施工模型,以wrl文件类型导入到ar程序;

施工模块,用于供ar程序获取施工环境的标记和定位信息,并根据所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

本发明的基于虚拟技术的施工系统一实施例中,所述bim施工模型中的信息包括:进度管理信息、质量管理信息、安全管理信息和成本管理信息。

本发明的基于虚拟技术的施工系统一实施例中,所述系统服务器,用于通过revitarchitecture将bim施工模型转换为3d施工模型;将3d施工模型转换为fbx文件类型导入3dmax中进行效果加工。

本发明的基于虚拟技术的施工系统一实施例中,所述施工模块,用于通过artoolkit将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

本发明的基于虚拟技术的施工系统一实施例中,所述施工模块,用于供后台服务器从web和移动终端获取数据模型展示请求;后台服务器根据数据模型展示请求中的所述施工环境的标记和定位信息与所述导入的3d施工模型的匹配情况,将进行3d施工模型与对应的施工环境融合后进行显示。

本发明的基于虚拟技术的施工系统各实施例的详细内容,具体可参见各方法实施例的对应部分,在此,不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

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