本技術(shù)涉及建筑穹頂施工領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，大型建筑結(jié)構(gòu)（如穹頂）因其獨(dú)特的視覺效果和功能性，被廣泛應(yīng)用于各種建筑項(xiàng)目中。大跨度鋼桁架穹頂因其跨距大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在施工過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。在分段、分塊安裝過程中，需要對網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)（即桁架節(jié)點(diǎn)）相對于圓心的坐標(biāo)和距離進(jìn)行精確跟蹤測量，并及時(shí)對節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，以確保桁架的標(biāo)高和軸線符合設(shè)計(jì)要求，從而保障穹頂?shù)膸缀涡螤睿òㄇ蛎娑群蜋E圓度）的準(zhǔn)確性。

2、現(xiàn)有技術(shù)通常采用傳統(tǒng)的測量方法（如卷尺和測量儀器）對穹頂?shù)膸缀涡螤钸M(jìn)行測量和校正。施工人員根據(jù)測量結(jié)果，人工調(diào)整施工設(shè)備或桁架的位置和姿態(tài)，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的精度目標(biāo)。然而，這些傳統(tǒng)測量方法精度不高，容易受到人為因素影響，導(dǎo)致測量結(jié)果誤差較大。人工調(diào)整的效率低下，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)校正。此外，傳統(tǒng)技術(shù)在數(shù)據(jù)集成和共享方面存在問題，難以實(shí)現(xiàn)施工過程的全程監(jiān)控和優(yōu)化。

3、目前，建筑信息模型（bim）技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用日漸成熟。bim通過數(shù)字化方式，將建筑的所有信息（包括設(shè)計(jì)圖紙、材料屬性、施工工藝等）集成在一個(gè)虛擬的三維模型中，從而實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期的管理和優(yōu)化。同時(shí)，激光掃描和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)作為先進(jìn)的測量和分析手段，可以通過對物體表面進(jìn)行掃描和分析，獲取物體的精確三維模型，實(shí)現(xiàn)高精度的測量和校正。

4、然而，目前基于bim的檢測技術(shù)雖然能實(shí)現(xiàn)建筑穹頂球面度的檢測，但是由于缺乏動(dòng)態(tài)調(diào)整和實(shí)時(shí)反饋機(jī)制，難以在實(shí)際施工過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，從而影響最終的施工質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了實(shí)現(xiàn)建筑穹頂球面度的實(shí)時(shí)檢測和校正，本技術(shù)提供一種基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正系統(tǒng)及其方法。

2、本技術(shù)提供的一種基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正系統(tǒng)采用如下的技術(shù)方案：

3、基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正系統(tǒng)，包括：

4、掃描模塊，用于對穹頂網(wǎng)架進(jìn)行掃描，獲取穹頂表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)；所述穹頂網(wǎng)架包括多個(gè)網(wǎng)架單元，每個(gè)所述網(wǎng)架單元包括四個(gè)首尾連接的桁架桿件，相鄰的兩個(gè)所述桁架桿件之間通過球形連接件連接；

5、檢測模塊，安裝于所述網(wǎng)架單元上，用于實(shí)時(shí)獲取桁架桿件和球形連接件的位置信息；

6、bim平臺(tái)，利用所述掃描模塊獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，以及所述檢測模塊獲取的桁架桿件和球形連接件的位置信息，生成穹頂表面的三維模型；并將穹頂表面的三維模型與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比分析，得到網(wǎng)架單元的偏移量；

7、反饋校正裝置，安裝于相鄰的兩個(gè)所述網(wǎng)架單元之間，其中一個(gè)網(wǎng)架單元為已安裝完成的網(wǎng)架單元，另一個(gè)網(wǎng)架單元為新安裝的網(wǎng)架單元，新安裝的網(wǎng)架單元上設(shè)置有檢測模塊；所述反饋校正裝置用于根據(jù)新安裝網(wǎng)架單元的偏移量調(diào)整新安裝網(wǎng)架單元的位置，從而調(diào)整穹頂?shù)那蛎娑取?/p>

8、在穹頂網(wǎng)架的施工過程中，通常由下至上逐層安裝網(wǎng)架單元，為了控制施工誤差并確保網(wǎng)架的幾何形狀（如球面度和橢圓度）準(zhǔn)確，需要在安裝過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測和調(diào)整，也就是對新安裝的網(wǎng)架單元位置進(jìn)行即時(shí)的調(diào)整，以修正可能的誤差。

9、施工過程中，首先通過掃描模塊獲取穹頂表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，bim平臺(tái)生成穹頂表面的三維模型；檢測模塊實(shí)時(shí)獲取新安裝的網(wǎng)架單元中桁架桿件和球形連接件的位置信息，bim平臺(tái)根據(jù)桁架桿件和球形連接件的實(shí)時(shí)位置信息更新穹頂表面的三維模型并與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比分析，得到新安裝網(wǎng)架單元的偏移量；反饋校正裝置根據(jù)偏移量調(diào)整新安裝網(wǎng)架單元的位置，從而調(diào)整穹頂?shù)那蛎娑取?/p>

10、進(jìn)一步地，所述檢測模塊包括多個(gè)球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置，所述球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置安裝于所述網(wǎng)架單元，多個(gè)所述球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置在穹頂表面呈陣列分布。

11、在穹頂表面陣列式地設(shè)置多個(gè)球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置，對多個(gè)網(wǎng)架單元進(jìn)行同時(shí)監(jiān)測，獲取穹頂表面關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的位置信息。

12、進(jìn)一步地，所述球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置包括四個(gè)首尾連接的伸縮桿，相鄰的兩個(gè)所述伸縮桿之間連接有連接座，所述伸縮桿與所述連接座之間萬向連接，所述連接座通過磁性件吸附于對應(yīng)的所述球形連接件。

13、伸縮桿的長度可以根據(jù)球形連接件的間距進(jìn)行調(diào)節(jié)，使球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置與網(wǎng)架單元的尺寸適配；通過磁性件將連接座吸附于球形連接件上，實(shí)現(xiàn)球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感裝置在網(wǎng)架單元上的便捷固定。

14、進(jìn)一步地，所述連接座內(nèi)安裝有慣性測量單元和gps傳感器，所述伸縮桿上安裝有容柵位移測量裝置。

15、慣性測量單元用于記錄球形連接件的角速度和加速度數(shù)據(jù)，進(jìn)而提供球形連接件的局部姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)信息，gps則提供球形連接件的高精度定位信息，包括經(jīng)緯度坐標(biāo)；通過對慣性測量單元和gps傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，生成球形連接件精確的位置和姿態(tài)信息。容柵位移測量裝置用于檢測伸縮桿的伸縮位移，實(shí)時(shí)反映球形連接件之間的距離。

16、進(jìn)一步地，所述反饋校正裝置包括主體桿件，所述主體桿件的一端固定設(shè)置有掛鉤，用于將所述主體桿件掛接于已安裝的網(wǎng)架單元中的桁架桿件；所述主體桿件上滑動(dòng)設(shè)置有滑動(dòng)座，所述滑動(dòng)座上設(shè)置有用于將所述滑動(dòng)座鎖定在所述主體桿件上的鎖定件，所述滑動(dòng)座上還設(shè)置有頂升機(jī)構(gòu)，用于頂升新安裝的網(wǎng)架單元中的桁架桿件。

17、進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)座上固接有支架，所述頂升機(jī)構(gòu)包括升降設(shè)置于所述支架上的頂升件，所述頂升件的升降軌跡正交于所述主體桿件的長度方向，所述支架上安裝有用于驅(qū)動(dòng)所述頂升件升降的驅(qū)動(dòng)件，所述驅(qū)動(dòng)件與所述bim平臺(tái)控制連接。

18、進(jìn)一步地，所述頂升件為用于承托所述桁架桿件的u型托座，用于承托所述桁架桿件；所述驅(qū)動(dòng)件為伺服電動(dòng)缸。

19、安裝反饋校正裝置時(shí)，將掛鉤掛接于已安裝的網(wǎng)架單元中的桁架桿件，然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)座在主體桿件上的位置，使u型托座承托于新安裝網(wǎng)架單元中的桁架桿件，再通過鎖定件將滑動(dòng)座的位置鎖定。

20、bim平臺(tái)根據(jù)新安裝網(wǎng)架單元的偏移量生成校正指令，控制伺服電動(dòng)缸執(zhí)行校正操作，伺服電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)u型托座上升，實(shí)現(xiàn)安裝網(wǎng)架單元中桁架桿件的頂升，從而對沒有連接成片、可能下垂的穹頂網(wǎng)架末端位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于輕量級(jí)的穹頂網(wǎng)架，無需在穹頂網(wǎng)架的下方搭設(shè)胎架，即可完成穹頂網(wǎng)架的位置校正。

21、進(jìn)一步地，所述鎖定件為手扳頂絲。

22、將滑動(dòng)座沿主體桿件滑移，通過手扳頂絲可將滑動(dòng)座固定于主體桿件的任意位置，操作便捷。

23、進(jìn)一步地，所述掃描模塊包括激光掃描裝置和攝像頭。

24、激光掃描裝置用于對穹頂網(wǎng)架進(jìn)行掃描，獲取穹頂表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，攝像頭用于獲取穹頂表面的圖像數(shù)據(jù)，以輔助點(diǎn)云數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析和精確建模。

25、本技術(shù)還提供一種基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正方法，采用基于bim的高精度建筑穹頂球面度檢測和校正系統(tǒng)，包括以下步驟：

26、安裝掃描模塊：在穹頂網(wǎng)架外設(shè)置掃描模塊，以獲取穹頂表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)；

27、安裝檢測模塊：在穹頂表面關(guān)鍵位置的新安裝網(wǎng)架單元上安裝檢測模塊，以獲取新安裝的網(wǎng)架單元中桁架桿件和球形連接件的位置信息；

28、安裝反饋校正裝置：在相鄰的兩個(gè)網(wǎng)架單元之間安裝反饋校正裝置，其中一個(gè)網(wǎng)架單元為已安裝完成的網(wǎng)架單元，另一個(gè)網(wǎng)架單元為新安裝的網(wǎng)架單元，且新安裝的網(wǎng)架單元上安裝有檢測模塊；

29、生成三維模型：通過掃描模塊獲取穹頂表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，bim平臺(tái)利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)生成穹頂表面的三維模型；

30、實(shí)時(shí)檢測偏移量：通過檢測模塊實(shí)時(shí)獲取新安裝的網(wǎng)架單元中桁架桿件和球形連接件的位置信息，bim平臺(tái)利用桁架桿件和球形連接件的實(shí)時(shí)位置信息更新穹頂表面的三維模型，將更新的穹頂表面三維模型與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比分析，得到新安裝的網(wǎng)架單元的偏移量；

31、實(shí)時(shí)校正：bim平臺(tái)根據(jù)新安裝網(wǎng)架單元的偏移量生成校正指令并傳輸至反饋校正裝置，反饋校正裝置實(shí)時(shí)調(diào)整新安裝網(wǎng)架單元的安裝位置，從而調(diào)整穹頂?shù)那蛎娑取?/p>

32、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

33、1.本技術(shù)采用激光掃描裝置和攝像頭，對穹頂網(wǎng)架進(jìn)行掃描，獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)并生成三維模型，改善了傳統(tǒng)測量方法精度不足的問題，提高了建模精度和數(shù)據(jù)分析的細(xì)致程度；

34、2.本技術(shù)采用球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感器陣列，固定在穹頂網(wǎng)架的關(guān)鍵位置，能夠精確檢測和定位桁架桿件和球形連接件的位置，改善了穹頂施工中節(jié)點(diǎn)定位不準(zhǔn)的問題，提高了節(jié)點(diǎn)定位的精確度和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

35、3.本技術(shù)采用反饋校正裝置，通過pid控制器根據(jù)bim平臺(tái)分析得到的偏差數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整新安裝網(wǎng)架單元的位置和姿態(tài)，改善了施工誤差累積的問題，提高了施工精度和整體施工質(zhì)量；

36、4.本技術(shù)采用bim平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)集成和共享，支持全程監(jiān)控和優(yōu)化，解決了施工過程數(shù)據(jù)孤島的問題，確保了施工進(jìn)度的順利推進(jìn)和整體施工質(zhì)量的穩(wěn)定；

37、5.本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測和校正功能，持續(xù)跟蹤施工過程中的數(shù)據(jù)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正潛在問題，從而確保整體結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量完成；通過球面節(jié)點(diǎn)磁力傳感器陣列實(shí)時(shí)監(jiān)測穹頂網(wǎng)架的偏移量，并將數(shù)據(jù)傳輸至bim平臺(tái)進(jìn)行綜合分析和反饋校正；實(shí)現(xiàn)施工過程中的動(dòng)態(tài)調(diào)整，減少了人為誤差，提高了施工效率，保障了穹頂幾何形狀的精確性，在大型建筑工程、城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)、智能建筑施工、建筑質(zhì)量管理等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。