本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體涉及一種基于bim模型的管道切割與焊接方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代建筑和工程領(lǐng)域，建筑信息模型（building?information?modeling，簡(jiǎn)稱(chēng)bim）已成為一種不可或缺的工具，它能夠在項(xiàng)目的整個(gè)生命周期內(nèi)提供全面的、協(xié)調(diào)的、可視化的信息。特別是在管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，bim模型的應(yīng)用極大地提高了效率，減少了錯(cuò)誤，并促進(jìn)了各參與方之間的協(xié)作。然而，盡管bim模型在設(shè)計(jì)和規(guī)劃階段發(fā)揮了重要作用，但在實(shí)際的施工操作中，特別是管道切割與焊接這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，仍面臨著諸多挑戰(zhàn)。

2、傳統(tǒng)的管道切割與焊接方法往往依賴(lài)于工人的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，這不僅效率低下，而且容易出錯(cuò)，特別是在復(fù)雜的管道系統(tǒng)中，管道的長(zhǎng)度、直徑以及彎曲位置的變化都可能對(duì)切割和焊接作業(yè)產(chǎn)生顯著影響，為了確保切割的準(zhǔn)確性和焊接的質(zhì)量，工人需要反復(fù)測(cè)量和調(diào)整，這不僅增加了施工時(shí)間，還可能導(dǎo)致材料浪費(fèi)和成本上升；同時(shí)，焊接參數(shù)的選擇往往依賴(lài)于工人的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，缺乏科學(xué)依據(jù)和系統(tǒng)性?xún)?yōu)化，這可能導(dǎo)致焊接質(zhì)量的不穩(wěn)定，甚至引發(fā)安全隱患。

3、針對(duì)上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中雖然有一些基于bim模型的管道切割與焊接方法，但這些方法往往只關(guān)注于bim模型在設(shè)計(jì)和規(guī)劃階段的應(yīng)用，而在實(shí)際施工操作中的指導(dǎo)作用有限，特別是在切割位置的確定和焊接參數(shù)的選擇上，現(xiàn)有技術(shù)仍缺乏一種有效、系統(tǒng)且自動(dòng)化的方法。

4、因此，亟需一種能夠基于bim模型，綜合考慮管道長(zhǎng)度、直徑、彎曲位置以及切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍等因素，自動(dòng)確定切割位置并優(yōu)化焊接參數(shù)的方法，這種方法不僅能夠提高管道切割與焊接的效率和準(zhǔn)確性，還能確保焊接質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，從而為管道系統(tǒng)的安全性和可靠性提供有力保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種基于bim模型的管道切割與焊接方法和系統(tǒng)。

2、一種基于bim模型的管道切割與焊接方法，包括：基于bim模型獲取管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置；根據(jù)管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置獲取可切割范圍，并獲取切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍，并根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍和可切割范圍內(nèi)的管道直徑生成約束條件，并根據(jù)約束條件優(yōu)化可切割范圍并生成待切割位置；獲取歷史焊接數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史焊接數(shù)據(jù)建立不同類(lèi)型的焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的焊接關(guān)系模型，并獲取管道的目標(biāo)焊接質(zhì)量，并基于焊接關(guān)系模型和目標(biāo)焊接質(zhì)量獲取不同類(lèi)型的焊接參數(shù)；根據(jù)待切割位置獲取切割編碼指令，并根據(jù)不同類(lèi)型的焊接參數(shù)獲取焊接編碼指令，并分別將切割編碼指令和焊接編碼指令輸入切割機(jī)和焊接設(shè)備中并開(kāi)始切割和焊接作業(yè)。

3、可選的，根據(jù)管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置獲取可切割范圍包括：獲取最大可切割直徑閾值，根據(jù)最大可切割直徑閾值和管道直徑確定可進(jìn)行切割的第一范圍；獲取切割彎曲間隔，根據(jù)切割彎曲間隔、管道長(zhǎng)度和管道彎曲位置確定可進(jìn)行切割的第二范圍，所述第二范圍與管道彎曲位置之間的距離超過(guò)切割彎曲間隔；根據(jù)第一范圍和第二范圍獲取可切割范圍。

4、可選的，根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍和可切割范圍內(nèi)的管道直徑生成約束條件包括：根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍獲取用于切割的切割空間；根據(jù)可切割范圍內(nèi)的管道直徑獲取目標(biāo)切割長(zhǎng)度；判斷目標(biāo)切割長(zhǎng)度能否納入切割空間內(nèi)，若能夠，則根據(jù)切割空間生成約束條件。

5、可選的，根據(jù)約束條件優(yōu)化可切割范圍并生成待切割位置表示為：排除不能夠納入切割空間內(nèi)的可切割范圍；建立排除后的可切割范圍內(nèi)各個(gè)點(diǎn)位與切割能耗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；獲取最小的切割能耗對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位并作為待切割位置。

6、可選的，建立排除后的可切割范圍內(nèi)各個(gè)點(diǎn)位與切割能耗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表示為：；其中，為點(diǎn)p對(duì)應(yīng)的切割能耗，為切割機(jī)與點(diǎn)p之間的距離，為切割機(jī)在點(diǎn)p處切割時(shí)的角度，、和為實(shí)驗(yàn)系數(shù)。

7、可選的，根據(jù)歷史焊接數(shù)據(jù)建立不同類(lèi)型的焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的焊接關(guān)系模型包括：；其中，為焊接質(zhì)量，為截距項(xiàng)，為誤差項(xiàng)，、和為回歸權(quán)重系數(shù)，為焊接電流，為焊接電壓，為焊接速度。

8、可選的，系統(tǒng)包括：獲取模塊，用于基于bim模型獲取管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置；切割數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置獲取可切割范圍，并獲取切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍，并根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍和可切割范圍內(nèi)的管道直徑生成約束條件，并根據(jù)約束條件優(yōu)化可切割范圍并生成待切割位置；焊接數(shù)據(jù)處理模塊，用于獲取歷史焊接數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史焊接數(shù)據(jù)建立不同類(lèi)型的焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的焊接關(guān)系模型，并獲取管道的目標(biāo)焊接質(zhì)量，并基于焊接關(guān)系模型和目標(biāo)焊接質(zhì)量獲取不同類(lèi)型的焊接參數(shù)；作業(yè)模塊，用于根據(jù)待切割位置獲取切割編碼指令，并根據(jù)不同類(lèi)型的焊接參數(shù)獲取焊接編碼指令，并分別將切割編碼指令和焊接編碼指令輸入切割機(jī)和焊接設(shè)備中并開(kāi)始切割和焊接作業(yè)。

9、可選的，切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：獲取最大可切割直徑閾值，根據(jù)最大可切割直徑閾值和管道直徑確定可進(jìn)行切割的第一范圍；獲取切割彎曲間隔，根據(jù)切割彎曲間隔、管道長(zhǎng)度和管道彎曲位置確定可進(jìn)行切割的第二范圍，所述第二范圍與管道彎曲位置之間的距離超過(guò)切割彎曲間隔；根據(jù)第一范圍和第二范圍獲取可切割范圍。

10、可選的，切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍獲取用于切割的切割空間；根據(jù)可切割范圍內(nèi)的管道直徑獲取目標(biāo)切割長(zhǎng)度；判斷目標(biāo)切割長(zhǎng)度能否納入切割空間內(nèi)，若能夠，則根據(jù)切割空間生成約束條件。

11、可選的，切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：排除不能夠納入切割空間內(nèi)的可切割范圍；建立排除后的可切割范圍內(nèi)各個(gè)點(diǎn)位與切割能耗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；獲取最小的切割能耗對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位并作為待切割位置。

12、本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

13、整個(gè)基于bim模型的管道切割與焊接方法中，首先通過(guò)直接從bim模型中準(zhǔn)確提取管道的長(zhǎng)度、直徑和彎曲位置等關(guān)鍵幾何信息，為后續(xù)的切割與焊接作業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這一步驟避免了傳統(tǒng)方法中依賴(lài)工人經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的不確定性，大大提高了數(shù)據(jù)的精確度和可靠性；其次，該方案結(jié)合切割機(jī)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍，生成了切實(shí)可行的切割作業(yè)約束條件，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化出了最佳的切割位置，這一創(chuàng)新不僅確保了切割作業(yè)的順利進(jìn)行，還有效減少了因管道彎曲或直徑變化而導(dǎo)致的切割困難和質(zhì)量問(wèn)題，從而提升了整體施工效率；再者，通過(guò)利用歷史焊接數(shù)據(jù)建立焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的關(guān)系模型，該方案實(shí)現(xiàn)了焊接參數(shù)的科學(xué)優(yōu)化，不僅提高了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，還降低了對(duì)工人經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)的依賴(lài)，減少了焊接質(zhì)量不穩(wěn)定帶來(lái)的安全隱患；最后，在方案的執(zhí)行階段，通過(guò)生成具體的切割編碼指令和焊接編碼指令，并將這些指令輸入到切割機(jī)和焊接設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)了切割與焊接作業(yè)的自動(dòng)化和智能化。

技術(shù)特征：

1.一種基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，根據(jù)管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置獲取可切割范圍包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，所述根據(jù)切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍和可切割范圍內(nèi)的管道直徑生成約束條件包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，所述根據(jù)約束條件優(yōu)化可切割范圍并生成待切割位置表示為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，所述建立排除后的可切割范圍內(nèi)各個(gè)點(diǎn)位與切割能耗之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于bim模型的管道切割與焊接方法，其特征在于，所述根據(jù)歷史焊接數(shù)據(jù)建立不同類(lèi)型的焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的焊接關(guān)系模型包括：

7.一種基于bim模型的管道切割與焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于bim模型的管道切割與焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于bim模型的管道切割與焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于bim模型的管道切割與焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述切割數(shù)據(jù)處理模塊還用于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于BIM模型的管道切割與焊接方法和系統(tǒng)，涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，包括：基于BIM模型獲取管道長(zhǎng)度、管道直徑和管道彎曲位置；獲取可切割范圍和切割機(jī)運(yùn)動(dòng)范圍，并生成約束條件，并根據(jù)約束條件優(yōu)化可切割范圍并生成待切割位置；獲取歷史焊接數(shù)據(jù)，并根據(jù)歷史焊接數(shù)據(jù)建立不同類(lèi)型的焊接參數(shù)與焊接質(zhì)量之間的焊接關(guān)系模型，并獲取管道的目標(biāo)焊接質(zhì)量，并基于焊接關(guān)系模型和目標(biāo)焊接質(zhì)量獲取不同類(lèi)型的焊接參數(shù)；根據(jù)待切割位置獲取切割編碼指令，并根據(jù)不同類(lèi)型的焊接參數(shù)獲取焊接編碼指令，并分別將切割編碼指令和焊接編碼指令輸入切割機(jī)和焊接設(shè)備中并開(kāi)始切割和焊接作業(yè)。本發(fā)明具有降低成本、穩(wěn)定可靠和作業(yè)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張林,晏華冬,徐遠(yuǎn),張敏,許永攀,萬(wàn)姿,汪婷,茍麗娜
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西正申建筑工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9