[發明專利]一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統

在審

• 申請號: 202211138810.4
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115545426A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 包勝;秦現德;章竑骎;卜航棟;徐潔;賀帥;徐健青
• 申請（專利權）人: 浙江大學;浙江交工集團股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/08;G06V20/52;G06V20/64;G06V10/82;G06V10/764
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，該系統包括采集模塊、識別模塊和進度分析模塊；

所述采集模塊，用于采集現場人工填報信息、視頻監控信息和利用三維激光掃描技術獲取現場三維點云信息。

所述識別模塊，用于定位生產臺座位置，基于卷積神經網絡算法對三維點云進行識別，輸出識別標簽，判斷預制構件所處生產階段。

所述進度分析模塊，用于將識別模塊得到的預制構件所處生產階段與BIM模型相關聯，校正BIM模型內的信息；具體如下：

將三維點云和BIM模型進行配準，統一坐標；在三維點云中選中某一需要進行進度分析的區域，點云內點的平均間距為a；設置o大小(2a≤o≤3a)，將該區域分割為邊長為o的單元立方體，共計n個立方體；

對任意一立方體i，對其內部的所有點計算點與點之間的距離，在立方體i中構造delaunay三角形，形成三角網模型；對三角網模型中的每個四面體計算體積，然后相加得到三角網模型的總體積V_t，并計算立方體i的空間飽和度w_i：

對立方體i，有下式：

若p_i＝1，則立方體i內的點為有效點，保留立方體i內的所有點，其坐標集合為R_i；若p_i＝0，則刪除該立方體i內的所有點；直至遍歷所有n個立方體，并統計內部含有有效點存在的立方體的個數為S₁；

在BIM模型中，對同一選中區域，將該區域劃分為和三維點云同樣大小和坐標的n個立方體；對BIM模型中的某一立方體，找到對應的三維點云分割后的立方體，遍歷其坐標集合中的每一個坐標，判斷該坐標在BIM模型中是否被占用，統計未被占用坐標占坐標集合的70％以上的立方體的個數S₂，則這些立方體內的點為新增點；

對不同生產工序，設置不同的判定值m；對選定區域，若有則判定該選定區域預制構件生產已完成，反之則判定未完成。

2.根據權利要求1中所述的一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，所述采集模塊，包括：

人工填報單元，用于獲取人工填報現場生產信息。

視頻監控單元，用于拍攝現場生產信息。

三維點云單元，利用三維掃描技術獲取現場三維點云信息。

3.根據權利要求1中所述的一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，所述識別模塊，包括：

點云識別單元，采用PointNet++網絡結構，每個子網絡由6個邊緣卷積層、1個MLP層和1個最大池化層構成；輸入點云后把點云中的每個點的原始特征映射到高維特征空間。對每個采樣點采用k近鄰算法搜索得到k領域分組，然后提取每個分組的深層語義幾何特征，得到新點云，再重復一次上述操作，然后遞歸整個點云，通過全連接層和SoftMax函數得到分類分數，輸出識別標簽。

定位單元，用于通過攝像頭的位置定位點云識別單元識別結果對應生產臺座位置，將預制構件定位。

4.根據權利要求1中所述的一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，構造delaunay三角形的具體過程為：選取距離最近的兩點作為delaunay三角形的起始邊，以起始邊的兩個端點為起點，遍歷剩余點，取與起始邊形成的夾角余弦值最小的點為終點，構成第一個delaunay三角形，以第一個delaunay三角形中與起始邊形成的夾角余弦值最小的邊作為新的起始邊，繼續構造delaunay三角形，以此類推，當第一條起始邊的兩個端點為終點時，停止構成三角形。

5.根據權利要求1中所述的一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，三維點云和BIM模型進行配準之前需要對三維點云進行降噪處理，并將三維點云中的雜點去除。

6.根據權利要求1中所述的一種基于BIM和三維激光掃描的預制構件生產進度分析系統，其特征在于，在進度分析模塊完成得到進度分析結果后，綜合生產現場得到的信息，并添加到BIM模型中，將采集模塊、識別模塊和進度分析模塊得到的生產現場的信息進行整理，對某一生產區域，由采集模塊得到生產人員、時長、用料、質檢信息，由識別模塊得到各預制構件放置位置，由進度分析模塊得到各預制構件生產階段和生產進度，并根據有效點建立BIM模型，將上述信息整理后，更新BIM模型，并將信息導入到BIM模型中。