基于BIM的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统的制作方法

本发明涉及板材分缝优化，具体涉及基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统。

背景技术：

1、现有建筑装饰工程中，板材分缝设计多以材料损耗最小为核心优化目标，常规做法是测量安装区域总尺寸后，以固定规格标准板材为基础沿边界逐块排布，最终剩余的边角区域直接作为收边板。

2、然而，现有技术普遍采用整体统一的排版逻辑，未将墙体边界、门窗洞口周边的刚性必要收边区域与中间大面的可优化区域拆分处理；边界收边完全是排板后的被动剩余产物，宽度随机不可控，极易出现宽度不足的窄条收边，既破坏立面视觉整体性，又会产生大量无法二次利用的细碎余料；同时设计人员为平衡收边效果与损耗需反复调整排版，效率低下，始终难以实现美观度与材料利用率的协同最优，推高了综合施工成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，解决以下技术问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，包括：

4、预处理模块：用于获取安装区域的bim模型，基于所述bim模型提取所述安装区域的几何尺寸、围墙轮廓和固定障碍物信息，所述固定障碍物信息包括固定障碍物位置和固定障碍物尺寸；

5、分缝预设计模块：用于存储初始分缝规则和板材的预设标准尺寸，所述存储初始分缝规则包括初始邻墙分缝宽度；基于所述存储初始分缝规则，在所述bim模型内对初始板材进行切割与拼合，得到板材在安装区域内的初始分缝线路；

6、分缝优化模块：将所述初始分缝线路划分为刚性路线和柔性路线，设定缩减梯度阈值，并设定预设浮动区间；以所述柔性路线的分缝效果指标最高为目标，以预设浮动区间为约束，基于所述缩减梯度阈值调整所述初始邻墙分缝宽度的值，得到优化分缝线路，并基于所述优化分缝线路在所述安装区域内进行板材的安装。

7、作为本发明进一步的方案：获取安装区域的bim模型的过程包括：

8、基于三维激光扫描仪对所述安装区域进行现场扫描，采集所述安装区域的原始点云数据；对所述原始点云数据进行站点拼接、噪点滤除和归一化处理，生成所述安装区域的空间点云数据，并识别所述空间点云数据中的固定障碍物区域，得到安装区域的bim模型。

9、作为本发明进一步的方案：识别所述空间点云数据中的固定障碍物区域的过程包括：

10、获取预存储的安装区域的初始三维模型，所述初始三维模型为安装区域在无固定障碍物时的三维模型；将所述空间点云数据与所述初始三维模型置于同一个空间坐标系下进行对比，在所述空间点云数据内得到多余的点云数据，将由多余的点云数据构成的若干个独立的点云区域均记为固定障碍物。

11、作为本发明进一步的方案：所述固定障碍物位置的确定过程为，获取所述固定障碍物的几何中心，并获取与所述几何中心的欧氏距离最近的点云，记为中心点云，获取所述中心点云在所述空间坐标系内对应的坐标，记为固定障碍物位置。

12、作为本发明进一步的方案：所述初始邻墙分缝宽度为在安装区域的围墙轮廓处，板材与安装区域的墙壁之间的预设的缝隙宽度。

13、作为本发明进一步的方案：所述初始分缝规则的具体内容包括，根据所述初始邻墙分缝宽度，在所述安装区域中心以分缝材料消耗量最小为目标设计板材的排版。

14、作为本发明进一步的方案：所述预设浮动区间的设定过程包括：

15、将所述初始邻墙分缝宽度记为k，并将所述缩减梯度阈值记为t，则预设浮动区间设定为[k-z×t，k+z×t]，其中z为预设的整数倍阈值。

16、作为本发明进一步的方案：所述柔性路线的分缝效果指标的确定过程包括：

17、根据所述围墙轮廓，确定安装区域的垂直中轴线，将位于所述垂直中轴线左侧的分缝，记为左侧分缝，位于所述垂直中轴线右侧的分缝，记为右侧分缝；以所述垂直中轴线为对称轴进行镜像翻转，在所述垂直中轴线的右侧得到各条左侧分缝的镜像分缝；对于任一右侧分缝，获取与所述右侧分缝距离最近的一条镜像分缝，记为最近镜像分缝，将所述右侧分缝与最近镜像分缝记为一组，获取组内右侧分缝与最近镜像分缝之间的距离，记为几何偏差；

18、获取全部组的几何偏差的平均值ave，并获取当前的分缝材料消耗量，得到所述柔性路线的分缝效果指标q=k1×ave+k2×l×q，其中k1与k2均为预设的权重系数，且k1+k2=1，l为柔性路线的长度值，q为单位长度的分缝的材料消耗量。

19、作为本发明进一步的方案：将所述初始分缝线路划分为刚性路线和柔性路线的过程包括：

20、在所述初始分缝线路中，将安装区域的围墙轮廓处，板材与安装区域的墙壁之间的分缝记为刚性路线，并将除刚性路线以外的全部分缝记为柔性路线。

21、本发明的有益效果：

22、本发明采用bim三维点云建模搭配三段式模块化分缝优化架构，通过三维激光扫描点云重建精准生成现场bim模型，自动提取墙体轮廓、障碍物坐标尺寸，规避人工测量误差，完整区分墙体邻墙刚性收边缝与中部柔性排布缝，不再被动生成随机窄条收边，大幅减少不可复用细碎板材余料，同步降低板材损耗与施工废料处理成本；且本发明构建兼顾美观与耗材的综合分缝效果指标，通过中轴线镜像几何偏差量化立面对称美观度，结合分缝耗材加权计算综合评分，打破传统仅以材料消耗最小为单一目标的局限，可根据不同场景调整权重，实现视觉规整性与材料利用率协同最优；并设置邻墙分缝宽度梯度浮动约束，在美观允许区间内迭代微调边界尺寸，依托浮动区间约束完成快速迭代寻优，无需设计人员反复手动调整排版，显著提升分缝设计效率；此外，本发明优化后的分缝线路可直接指导板材预制与现场装配，减少现场二次切割、开孔整改工序，降低返工概率，缩短现场施工周期。

1.基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，获取安装区域的bim模型的过程包括：

3.根据权利要求2所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，识别所述空间点云数据中的固定障碍物区域的过程包括：

4.根据权利要求3所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，所述固定障碍物位置的确定过程为，获取所述固定障碍物的几何中心，并获取与所述几何中心的欧氏距离最近的点云，记为中心点云，获取所述中心点云在所述空间坐标系内对应的坐标，记为固定障碍物位置。

5.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，所述初始邻墙分缝宽度为在安装区域的围墙轮廓处，板材与安装区域的墙壁之间的预设的缝隙宽度。

6.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，所述初始分缝规则的具体内容包括，根据所述初始邻墙分缝宽度，在所述安装区域中心以分缝材料消耗量最小为目标设计板材的排版。

7.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，所述预设浮动区间的设定过程包括：

8.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，所述柔性路线的分缝效果指标的确定过程包括：

9.根据权利要求1所述的基于bim的板材分缝设计优化与快速安装一体化系统，其特征在于，将所述初始分缝线路划分为刚性路线和柔性路线的过程包括：