BIM模型信息提取的研究

BIM模型信息提取的研究

李旋

武汉城市职业学院  湖北省武汉市 430064

摘 要：本文以Autodesk Revit模型为研究对象，以Revit API为理论基础，针对Revit模型中所隐含的空间几何坐标信息，开发了BIM模型信息指令接口，并将提取到的模型的部分信息，为将来BIM驱动机器人技术的发展打下了良好的基础。

关键词： BIM；信息接口

1、BIM模型信息提取
BIM模型是含有丰富的智能化、参数化、数字化的信息高度集中的三维模型，其提供的各种三维视图及各种数据参数是信息交换的基础，只有在对BIM模型信息进行有效的分析、赋值、提取，并对模型中未包含的信息进行补充和完善，才能使BIM技术与建筑机器人有机结合,并被工程所利用。目前不同专业的BIM软件在项目各个阶段的应用中所产生的数据格式不尽相同，从而易形成信息孤岛和信息断流等现象。此外由于商业软件的封闭式结构在运用过程中也暴露出其局限性和不对称性[1]，因此如何稳定有效的传递上下游软件间的信息，对推动BIM技术在建筑机器人领域的发展，提高BIM在驱动建筑机器人上的使用效率提出了现实意义和理论基础[2]。
可靠且稳定的BIM信息提取方法，可以打通不同软件之间信息沟通的壁垒，实现软件平台间的无障碍信息交换，从而减少大量的重复性工作，为实现BIM在建筑机器人中的应用开辟一条新道路[3]。同时BIM也为机器人的施工模拟提供了关键性的技术支撑，为将来能精确控制机器人施工作业发挥着重要作用。本次研究的主要目的之一是开发一种基于BIM模型的标准砌块（为方便研究，以不加入砂浆等胶凝材料的砌块墙体为研究对象）拼装任务的程序指令接口，能够在BIM平台和机器人的控制系统间互相连接、交换和分析数据，从而促进模型中关键信息的传递。而之所以选择Revit作为开发平台，主要原因是因为该软件作为目前市场上主流的BIM建模软件，包含了建筑、结构和设备等核心建模功能，其强大的可视化、参数化和成熟的外部接口功能成为业内人士应用BIM的首选[4]。另外，Revit也提供了丰富而强大的API及二次开发功能，极大的扩展了Revit的使用范围，也避免了商业软件间信息封闭的通病[5]。                                                                                       BIM信息提取的的研究思路是以Revit模型为当前文档对象，并在基于Revit API的二次开发技术上,通过Revit SDK（Software Development Kit，软件开发包）所包含的两大程序集Revit API.dll和Revit APIUI，应用其提供的访问数据库级别的Application（程序）、Document（文档）、Element（图元）、Parameter（参数）的技术来创建和管理插件界面，开发者可以通过接口来访问、修改、创建模型元素，完成族参数、检索信息、传输数据和连接数据库等功能，相关的二次开发流程如下图1所示。对于本次研究的BIM模型，将采用标准砌块拼装的Revit模型，其所包含的数据信息为试块单元的角点坐标信息，夹取点以及起始点和放置点的坐标信息，在以上框架下开发接口程序，所采用的数据接口可以很好的与其他仿真平台进行数据交换，其主要的程序算法流程图如下图2所示。

在Revit中建完模型后，下一步就是从设计好的模型中提取相关数据。因Revit模型数据和机器人仿真平台数据是以不同的形式来表达，并且数据格式也不尽相同，为方便仿真平台能有效读取数据信息，所提取的BIM模型信息格式将采用文本格式。对于机器人拼装过程的模拟，可根据相关指令和特征点坐标信息为依据，按照机器人的程序编译规则进行指令的生成和编辑。当砌块的坐标信息得以确定时，就可以合理规划出机器人的运动轨迹。所以基于以上逻辑，接口程序的部分程序代码和提取的部分砌块角点坐标信息如下图3和4所示：

图1 二次开发流程图

图2 接口程序算法流程图

图3 部分程序代码

图4 部分角点信息

2、结论与展望

本文通过Revit建立标准砌块模型，并通过API及二次开发技术得到试件的角点坐标和夹取点及放置点的位置坐标信息。
 

参 考 文 献

[1] 于军琪,曹建福,雷小康.建筑机器人研究现状与展望[J].自动化博览,2016(08):68-75.    

[2] Podkaminer,N.,Peters,L.S.,Construction Robotics.2015. [EB/OL].https://www.construction-robotics.com/sam100/.

[3] Sommer,Sommer Anlagentechnik GmbH MFSR.2016. [EB/OL].https://www.sommer-precast.de/zh_Hans_CN/

[4] PEGNA J.Exploratory Investigation of Solid Freeform Construction［J］.Automation in Construction，1997，5( 5) : 427－437．

[5] EBAWE Anlagentechnik Gmb H, Germany, Eilenburg, precast concrete panels, precast technology. 2018.[EB/ OL]. https://www.ebawe. de/zh-hans.

[6] 张炉.柔索吊装机器人关键部件复合告警分析及应用.[硕士学位论文].北京交通大学,2018.

[7] 王深.项目8基于BIM的建筑机器人智能仿真系统关键技术研发.[EB/OL].(2018-12-07).http://gdstc.gd. gov.cn/attachements/2018/12/19/4a397ffed14109dbcc9562192b321bd7.pdf

[8] 刘晟.基于BIM的标准砌体构件机械臂拼装任务指令接口研究[D].华中科技大学,2019.

[9] 纪博雅,戚振强,金占勇.BIM技术在建筑运营管理中的应用研究—以北京奥运会奥运村项目为例[J].北京建筑工程学院学报,2014,30(1):68—72

[10] 黄珺.基于BIM的建筑工程运行维护阶段协同管理研究[D].东南大学,2018.

[11] 余雯婷,李希胜.基于BIM技术的建筑设施管理信息提取与应用[J].土木工程与管理学报,2016,33(01):85-89.

[12] ACM教育.Autodesk Revit Architecture 2015中文版实操实练[M].北京:电子工业出版杜,2015.

[13] 叶雄进.Revit二次开发从入门到精通学习之路[OL]. 2011[2016,04,15]. http://blog.csdn. net/ joexiongjin /article/details/6175505.

[14] 刘振宇,郝明,赵彬,甘戈,邹风山.工业机器人在线仿真系统研究[J].微型机与应用,2014,33(06):84-86 +91.

[15] 叶晖.工业机器人工程应用虚拟仿真教程[M]北京:机械工业出版社,2013.

[16] 陈学军.数控车床自动回转刀架PLC控制系统设计[J].机床电器,2008(3):38-39.