基于钢结构智能制造的虚拟预拼装-固建机器人

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基于钢结构智能制造的虚拟预拼装

发布于：2021-09-30 13:56 作者：小莫

基于BIM数据的智能建造以三维BIM模型为基础，通过对物料管理系统、三维加工一体化技术、焊接管理系统、虚拟预拼装技术和钢结构云管理系统的研究。实现了工艺余量、焊缝、产品进度、产品测量检验、追踪库存等信息在钢构BIM生产信息化平台中的集成和共享。

01BIM软件生态系统

以企业BIM数据中心为重点，构件BIM软件生态系统，将设计、生产管理过程中的数据，集成到BIM应用平台。

由设计管理、物料管理、工艺管理、质量管理、进度管理和精度管理等组成BIM生产信息平台。钢结构BIM生产信息平台是固建钢结构生产过程信息与BIM数据的集成管理中心，基于面向服务架构模式构建，将MES系统（制造企业生产过程执行系统)的功能，按业务划分为程序单元，建立(WEBAPI)接口服务，为BIM应用提供信息与数据的集成。

02 BIM模型及tekla二次开发

众所周知，BIM模型与生产设备的信息数据传递、无纸化交互操作是以后的发展趋势，也是固建机器人BIM平台系统的主要目的。钢结构的生产设计通常都是采用三维软件进行，生产过程中根据需要会由三维模型生成一些二维图纸；

固建通过Tekla模型，自动生成施工图纸，用于生产；自动生成构件、零件清单报表，为材料统计与采购提供依据；通过二次开发为标准套料与切割系统，焊接系统提供基础数据，定制开发涂装计算功能，为涂料工程量计算，提供基础数据与计算参考。

03 钢构BIM生产信息平台与专业系统模块

物料管理：该系统的操作主要是手机端进行入库、出库等业务操作与BIM平台数据集成。通过平台上BIM模型构件的颜色变化，可直观准确地跟踪物料的采购进度、入出库状态等信息。

主要作用是，管理钢板、焊材等物料采购计划、入库、出库信息；形成采购、库存信息清单，为BIM信息平台提供物料状态信息（采购、到货、入库、出库等状态信息），最终提高生产计划执行与物料管理的工作效率。

三维加工一体化：通过BIM模型数据导出的零件尺寸与清单，经过余量添加和优化套料排版后，驱动数控设备进行钢板下料与切割。

三维加工一体化的意义在于，打通BIM模型数据与数控切割设备之间的数据通道，依据精确的钢板套料优化结果，解决钢板规格制约钢材利用率。

焊接系统：该系统最大的意义在于，为钢结构大型构件的运营与维护，提供全面完整的焊缝信息数据库和焊缝地图，实现质量的全面追踪；而这些都得益于该系统可以管理焊缝的设计信息、制造信息和检验信息。

具体说来，主要是该系统对焊缝分类和数量的准确统计，为焊材采购提供依据，降低采购成本；进而以程序化、数字化、可视化的技术手段，取代人工记录统计，实现了焊缝信息、质量检验数据的全面管理。

钢结构云管理系统：通过该系统可以实现，1.通过手机端扫描二维码对工序的起始和完成时间进行确认；2.通过上传照片或视频对构件的生产状态进行确认；3.通过系统平台非常直接地看到构件当前的生产状态；4.以及钢结构生产过程中的状态数据，包括存在的问题都可以传递至系统中。

钢结构云管理系统最早是在浙江省建工龙游工厂应用，主要是对对生产过程中构件、零件的生产状态进行跟踪与监控。

虚拟预拼装技术：首先，我们需要明确的是虚拟预拼装技术要解决的主要是模型精度问题，为此，在测量设备与软件方面通过对测量设备的多次调研，并根据钢结构特点，尤其构件孔的精度要求达到1毫米以内，我们最后选择的是三维摄影测量技术。

该技术可以实现对构件的尺寸、通孔率、平整度等进行分析，实现构件的精度控制，提升产品制造精度管理的数字化与信息化水平。

虚拟拼装

某种程度上来说，虚拟预拼装技术，解决了实体预拼装占用场地大、人力和设备投入多、周期长等问题，大幅度降低了项目成本，有效地缩短了项目工期，未来将逐步取代实体预拼装。

实体拼装现场

固建机器人希望能打造一个BIM应用生态系统，更好地把设计、施工、制造和后期的运营、服务数据打通，真正让钢结构智能制造技术更好地服务行业应用。

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