基于参数化信息的钢筋BIM模型向工程建造传递方法与流程

本发明属于钢筋bim建模领域，特别是涉及一种基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法。

背景技术：

1、铁路工程中，桥梁和隧道等各类构筑物均含有大量钢筋。现阶段，设计单位普遍采用平法施工图来表达钢筋结构信息。随着数字技术的进步，越来越多的铁路项目要求采用bim技术手段建立钢筋模型、表达钢筋结构信息并进行数字化加工、全生命周期管理等应用。与传统平法施工图相比，使用bim技术建立钢筋模型具有空间关系直观、表达信息全面和可直接指导施工等显著优点。

2、目前，达索等三维建模软件均可建立钢筋bim模型，但模型的向后传递、跨平台传递一直是难点。钢筋bim模型在向工程建造传递过程中，各软件平台一般采用直接输出几何三角网或通用ifc文件的方式，这些方式在向后传递过程中存在参数化信息丢失、输出过程耗时长和输出文件体积大等问题，且后续平台解析数据会面临相同问题，致使钢筋数据传递受挫。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，包括以下步骤：

4、s1，遍历bim模型结构树，获取钢筋模型，提取最末级子节点中各钢筋的udf数据，每个钢筋的udf数据包括钢筋的output和各个参数parameter，所述钢筋的output为钢筋的中心线c1，所述parameter中包括名称、类型和直径；

5、s2，对每个钢筋的udf数据进行解析，获取钢筋的中心线c1；遍历钢筋的中心线c1中的点，获取任意点的坐标pi(xi,yi,zi)，并计算其切向量dx,dy,dz和凸度；

6、s3，利用s2解析的结果计算每个钢筋的标识码h，计算方法如下：

7、

8、h＝sha-256(to_string(t))

9、其中，xf、yf、zf为钢筋中心线c1上任意点pf的坐标，1≤f≤k，k为钢筋中心线c1上点的数量，为正整数集，to_string(t)是将整数t转换为字符串，sha-256是按照sha-256算法对整数t的字符串求哈希值，该哈希值即为钢筋的标识码h；

10、s4，根据钢筋的标识码h计算各钢筋的相似关系，将未被标记且哈希值h第一次出现的钢筋标记为ref，再将与其哈希值相同的且未被标记钢筋标记为ins，将哈希值h相同的钢筋作为同型钢筋，放入集合sv中，v＝1,2,……d，d为集合sv的个数；

11、s5，计算每个sv中reference钢筋和该reference钢筋的各个instance钢筋之间的偏移矩阵，所述偏移矩阵包括旋转矩阵(r_)和计算平移向量(t_)；

12、s6，将s2-s5计算得到的各钢筋的数据和直接从udf中读取的parameter输出为xml格式。

13、步骤s1包括以下分步骤：

14、s11，根据用户选择的钢筋模型的节点，从数据库中检索该节点数据；

15、s12，依次递归遍历该节点的所有子节点，确定最末级子节点；

16、s13，获取最末级子节点的所有钢筋的udf数据。

17、步骤s4包括以下分步骤：

18、s41，在最末级子节点下所有钢筋的集合s中取第i个钢筋r，i＝1,2,3……,n，n为钢筋数量，开始时，i＝1；

19、s42，判断钢筋r是否带有标记，如果否，则执行步骤s43；如果是，则执行s49；

20、s43，将钢筋r标记为ref并存入ref数组；

21、s44，令j＝i+1；

22、s45，判断j是否大于n，如果否，则执行步骤s46；如果是，则执行s49；

23、s46，获取集合s中第j个钢筋r，判断钢筋r是否带有标记，如果否，则执行s47；如果是，则执行s48；

24、s47，判断钢筋当前钢筋r的哈希值与钢筋r的哈希值是否相同，如不同，则执行s48；如相同，则将钢筋r标记为ins并存入ins的数组，进入s48；

25、s48，令j＝j+1并返回s45；

26、s49，令i＝i+1，并判断i是否大于n，如果否，则执行步骤s41；如果是，则结束。

27、步骤s5包括以下分步骤：

28、s51，取同型钢筋的集合sv中的钢筋r和钢筋r，计算钢筋r的质心m2的坐标和钢筋r的质心m1的坐标；

29、s52，将钢筋r中心线上的所有点的坐标分别减去质心m2的坐标，将钢筋r上的所有点的坐标分别减去质心m1的坐标；

30、s53，构建两根钢筋点集的协方差矩阵w：

31、

32、其中，n是同型钢筋中心线上点的数目，p1i是钢筋r中任意点的坐标，p2i是钢筋r中任意点的坐标，t表示转置；

33、s54，通过eigen计算库的eigen::jacobisvd对协方差矩阵w进行奇异值分解，得到左奇异矩阵u和右奇异矩阵v，利用u、v分别计算旋转矩阵(r_)和平移向量(t_)：

34、旋转矩阵(r_)计算公式：r_＝u·vt

35、计算平移向量(t_)计算公式：t_＝m1-r_·m2，

36、其中，t为转置符号。

37、s6中，所述各钢筋数据包括切向量、凸度值、标识码和偏移矩阵。

38、s6中，所述xml格式的输出为以下方式：

39、每个叶子节点输出为一个<occnode>节点，每个<occnode>节点包括<rebarrefs>和<rebarinss>节点，其中，<rebarrefs>节点用于存储钢筋reference的信息，<rebarinss>节点用于存储钢筋instance的信息，<rebarrefs>节点包含多个<rebar>节点，每个<rebar>节点记录一个钢筋reference的信息，<rebarinss>节点包含多个<rebarins>节点，每个<rebarins>节点记录一个钢筋instance的信息。

40、s6中，所述各钢筋分为reference钢筋或instance钢筋。

41、所述每个reference类型的钢筋按照以下格式输出：

42、每个reference钢筋的信息为一个<rebar>节点，该节点除包含name、type这两个基本属性外，其它属性与钢筋udf数据中的parameter一一对应，其中，name属性值为当前reference钢筋的名称+_+当前reference钢筋的标识码h，type属性是当前钢筋的类型，分为simplerebar、circlerebar、helixrebar、stirruprebar和notdefined五种类型；

43、每个reference钢筋的rebar节点下包含n个<rebarrefptsnode>节点，其中，n为当前reference钢筋的中心线c1上点的数目；

44、每个<rebarrefptsnode>节点为reference钢筋的中心线的一个点的信息，采用名称、点序号、坐标值、切向量值、凸度值的方式进行描述，其包含rebarname、rebarcontainername、ptindex、x、y、z、dx、dy、dz和bugle10个属性，其中rebarname与<rebar>节点的name相同，ptindex为当前点的顺序，x、y、z为当前点的坐标值，dx、dy、dz为当前点的切向量值，bugle为当前点的凸度，rebarcontainername为当前reference钢筋所在文件夹的名称。

45、每个钢筋的instance按照以下格式输出：

46、每个instance钢筋为一个<rebarins>节点，该节点包含name属性、rebarrefname属性和16个matrixindex属性，其中，name为当前instance钢筋的名称，当前instance钢筋的rebarrefname与其对应的reference钢筋的name属性值相同，matrixindex为instance钢筋与reference钢筋的偏移矩阵，为4x4矩阵，包含matrixindex0到matrixindex15共16个属性。

47、本发明的钢筋bim模型向工程建造传递方法利用由钢筋数据计算得到的标识码对钢筋进行相似性比较，实现了同型钢筋数据的引用。本发明以xml文件为载体输出钢筋bim模型信息，最终实现钢筋bim模型向工程建造的传递。

48、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

49、1.本发明的方法实现了达索平台钢筋bim模型向工程建造的传递，其计算过程效率高、速度快；

50、2.本发明以钢筋中心线信息为输入来计算钢筋标识码，并以标识码实现同型钢筋的相似性计算，相似性计算的准确率高、计算速度快。

51、3.本发明以udf形式建立钢筋模型，参数以“parameter”形式发布在udf下，钢筋中心线以“output”形式发布在udf下，结构清晰、可复用性强。

52、4.本发明采用xml文件为载体进行数据传输，便于修改，输出的xml文件结构清晰。

53、5.本发明仅输出钢筋的中心线数据和关键参数，无需输出庞大的钢筋表面三角网数据，大大减少了输出信息的体量；另一方面，本发明以“reference”-“instance”方式表征并记录同型钢筋之间的引用关系，“instance”钢筋只需要记录“name”属性和与其同型的“reference”钢筋的“name”属性和偏移矩阵，无需重复记录“reference”钢筋的全部信息，进一步减小了数据传输规模和文件体积。

54、6.本发明实现了达索平台铁路工程钢筋bim模型向工程建造的传递，该方法简单，具有很高的推广应用价值。

技术特征：

1.一种基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于，步骤s1包括以下分步骤：

3.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于，步骤s4包括以下分步骤：

4.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于，步骤s5包括以下分步骤：

5.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于：s6中，所述各钢筋数据为切向量、凸度值、标识码和偏移矩阵。

6.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于：s6中，所述xml格式的输出为以下方式：

7.根据权利要求1所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于：s6中，所述各钢筋分为reference钢筋或instance钢筋。

8.根据权利要求7所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于：所述每个reference类型的钢筋按照以下格式输出：

9.根据权利要求7所述的基于参数化信息的钢筋bim模型向工程建造传递方法，其特征在于：每个钢筋的instance按照以下格式输出：

技术总结
本发明公开了一种基于参数化信息的钢筋BIM模型向工程建造传递方法，包括：遍历BIM模型结构树，获取钢筋模型，提取最末级子节点中各钢筋的UDF数据；对每个钢筋的UDF数据进行解析，获取并遍历钢筋中心线C1中的点，获取任意点的坐标并计算其切向量和凸度；利用解析结果计算每个钢筋的标识码h，将未被标记且哈希值h第一次出现的钢筋标记为Reference，再将与其哈希值相同且未被标记钢筋标记为Instance；计算Reference钢筋和该钢筋的各个Instance钢筋之间的偏移矩阵，所述偏移矩阵包括旋转矩阵和计算平移向量；将得到的各钢筋的数据和直接从UDF中读取的Parameter输出为XML格式。

技术研发人员：王凯军,齐春雨,张少朋,苏林,杨绪坤,刘新宇,王自超,张钧达,陈浩然
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5