本發(fā)明屬于工程技術領域，設計工程結構制造，尤其涉及一種工程模塊化制造系統(tǒng)及其制造方法。
背景技術：
工程結構（engineering structure）在房屋、橋梁、鐵路、公路、水工、海工、港口、地下等工程的建筑物、構筑物和設施中，以建筑材料制成的各種稱重構件相互連接成一定形式的組合體。除滿足工程所要求的功能和性能外，還必須在使用期內安全、適用、耐久地承受外加的或內部形成的各種作用。
同時國家一直提倡BIM標準，建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息。它具有可視化，協(xié)調性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖性五大特點。從BIM設計過程的資源、行為、交付三個基本維度，給出設計企業(yè)的實施標準的具體方法和實踐內容。BIM（建筑信息模型）不是簡單的將數(shù)字信息進行集成，而是一種數(shù)字信息的應用，并可以用于設計、建造、管理的數(shù)字化方法。這種方法支持建筑工程的集成管理環(huán)境，可以使建筑工程在其整個進程中顯著提高效率、大量減少風險。
現(xiàn)有的工程結構施工基本都是采用現(xiàn)場施工的方法，采用設計好的零部件運到現(xiàn)場后工人根據(jù)設計圖紙將零部件分別定位后固定，但是中當中由于很多零部件是非標設計的奇形怪狀，而且零件之間的相對位置很難控制，所以在施工的時候帶來很多的難度，使得工期得不到保證工作效率也很低，同時工人施工的時候也很容易出現(xiàn)誤差，使得與設計存在很大的誤差，造成工程達不到預想的性能和效果。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有工程空間結構施工的不足，提供一種結構合理、效率高、誤差小、工程量小施工難度低的工程模塊化制造系統(tǒng)及其方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：
一種工程模塊化制造系統(tǒng)，包括測繪模塊、設計仿真模塊、零件庫、制造模塊、物聯(lián)網(wǎng)和控制模塊，控制模塊分別與設計仿真模塊、測繪模塊、零件庫和制造模塊連接；
測繪模塊，用于測繪工地地形或各類實際環(huán)境、建筑的空間結構；
設計仿真模塊，用于在測繪模塊得到的各類空間結構基礎上設計工程設計圖,根據(jù)工程設計圖,仿真出準確的三維工程結構和相應的工程施工工藝方案；
控制模塊，用于控制和協(xié)調各模塊有序進行；
零件庫，用于存儲工程所需的零部件數(shù)據(jù)和零部件；
制造模塊，用于根據(jù)所需工程空間結構調取零部件數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)然后將相應的零部件組裝固定形成工程所需的工程空間結構模塊；
物聯(lián)網(wǎng)，為控制模塊提供識別零部件的尺寸特征和安裝特征的標志。
進一步的，所述的制造模塊當中還有檢測模塊，檢測模塊利用掃描檢測或物聯(lián)網(wǎng)標志的形式對照設定的工程模型在組裝的時候連續(xù)的掃描或識別然后調整組裝的位置。
更進一步的，所述的制造模塊包括定位機構和固定焊接機械手，定位機構將零件定位在工程的指定空間位置上，固定焊接機械手將零件相互之間固定。
更進一步的，所述的零件庫包括零部件數(shù)據(jù)庫、標準零部件和非標零部件，零部件數(shù)據(jù)庫記錄有標準零部件和非標零部件的尺寸、空間結構和形狀的數(shù)據(jù)。
更進一步的，所述的定位機構為多軸機構，定位機構上設有調整感應器。
所述的定位機構為多組，定位機構能夠在X、Y和Z軸形成的空間自由移動，同時還配備旋轉盤，定位機構上還設有與定位夾，定位夾與零部件上設定的夾緊結構配合使用。
一種工程模塊化制造方法，具體步驟如下：
a、工地測繪：工程現(xiàn)場進行激光掃描測繪，獲得工程現(xiàn)場的三維實體模型；
b、工程設計：根據(jù)現(xiàn)場三維實體模型和普通工程設計圖設計將要施工的三維工程結構成為工程仿真施工模型，并且根據(jù)仿真施工出相應的施工工藝步驟；
c、準備零件：根據(jù)仿真施工模型加工或者購買所需的零部件，再將零件放入倉庫備用，并制作與零件一致的數(shù)學模型,錄入到數(shù)據(jù)庫中；
d、分隔模塊：將仿真施工模型根據(jù)施工工藝進行模塊化分隔，得到模塊分隔圖；
f、組裝模塊：制造模塊根據(jù)分隔的模型的空間結構，匹配數(shù)據(jù)庫中的數(shù)學模型，然后從倉庫中調取正確的零件進行組裝固定，獲得工程分隔模塊備用。在組裝的時候還可以分為標準零部件的制造組裝，此類的制造組裝為常規(guī)形狀結構的制造組裝；還包括3D結構模塊制造組裝，此類的空間結構為工程是根據(jù)需要特殊設計，空間結構較為復雜，因此制造和組裝都比較困難；
e、工程組裝：將工程分隔模塊運到工地，按照設計圖的分隔模塊的安裝順序依次安裝固定得到完整的工程。
更進一步的，步驟b所述的通過仿真模型根據(jù)要達到的性能和效果不斷的改進工程結構，使得最后的設計圖為最優(yōu)的結構。
更進一步的，步驟c所述的零部件入庫前都根據(jù)固定的要求設置輔助固定的夾緊結構，同時給零部件貼上識別標簽。標簽識別技術實現(xiàn)了將整個系統(tǒng)的連接在一起形成一個物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)能夠更有效的提高整個系統(tǒng)的工作效率，也就是說系統(tǒng)能夠準確的尋找到所需的零部件。
更進一步的，所述的識別標簽為無線射頻標簽。
更進一步的，步驟c所述的數(shù)學模型包括同類型標準零件的標準化數(shù)據(jù)模型和非標準的獨立數(shù)學模型。所述的標準分類將同類的零部件劃分到一大類進行管理，同時零部件的標準時將零部件的尺寸、結構和空間位置進行標準同時做出數(shù)學模型。
更進一步的，步驟f中還包括組裝的過程中通過掃描檢測模塊不間斷的對定位的零件相互之間的空間位置進行掃描，然后對比仿真模型，然后調整與仿真模型空間位置不一致的零件的空間位置和狀態(tài)，當零件的位置與仿真模型一致后進行固定。實現(xiàn)實時的檢測零部件的空間位置是否正確和是否存在空間變形。
設計過程：
通過仿真設計不斷的改進得到最優(yōu)的設計方案，根據(jù)得到的設計方空間結構圖根據(jù)施工的難易程度將空間結構分隔成若干的空間結構模塊，然后在立體空間造型車間進行模塊結構造型，將較為復雜的空間結構在立體空間造型車間完成，然后將模塊化后的空間結構運輸?shù)焦さ匕窗惭b順序完成安裝就可得到完整的工程空間結構。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明通過分隔模塊制造的方法，從而減少了施工現(xiàn)場空間結構的安裝時間，有效的降低了工人施工難度，也降低施工人工的工作量，有效減少工人在施工時人為的安裝誤差和質量缺陷，有效的保證工程的性能，大大的縮減整個工程的工期并提高工作效率。本發(fā)明的施工方法更加符合國家建筑工程產業(yè)化標準，施工更加科學合理，更適合在空間結構制造領域推廣。
附圖說明
附圖1是實施例的工程模塊化制造系統(tǒng)模塊連接示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進一步的詳細描述。
實施例1：
如圖1所示，一種工程模塊化制造系統(tǒng)，包括測繪模塊、設計仿真模塊、零件庫、制造模塊、物聯(lián)網(wǎng)和控制模塊，控制模塊分別與設計仿真模塊、測繪模塊、零件庫和制造模塊連接；
測繪模塊，用于測繪工地地形或各類實際環(huán)境、建筑的空間結構；
設計仿真模塊，用于在測繪模塊得到的各類空間結構基礎上設計工程設計圖,根據(jù)工程設計圖,仿真出準確的三維工程結構和相應的工程施工工藝方案；
控制模塊，用于控制和協(xié)調各模塊有序進行；
零件庫，用于存儲工程所需的零部件數(shù)據(jù)和零部件；
制造模塊，用于根據(jù)所需工程空間結構調取零部件數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)然后將相應的零部件組裝固定形成工程所需的工程空間結構模塊。
進一步的，所述的制造模塊當中還有檢測模塊，檢測模塊利用掃描檢測或物聯(lián)網(wǎng)標志的形式對照設定的工程模型在組裝的時候連續(xù)的掃描或識別然后調整組裝的位置。
更進一步的，所述的制造模塊包括定位機械手和固定焊接機械手，定位機械手將零件定位在工程的指定空間位置上，固定焊接機械手將零件相互之間固定。
更進一步的，所述的零件庫包括零部件數(shù)據(jù)庫、標準零部件和非標零部件，零部件數(shù)據(jù)庫記錄有標準零部件和非標零部件的尺寸、空間結構和形狀的數(shù)據(jù)。
更進一步的，所述的定位機械手為六軸機械手，定位機械手上設有調整感應器。
所述的定位機械手為多組，定位機械手能夠在X、Y和Z軸形成的空間自由移動，同時還配備旋轉盤，定位機械手上還設有與定位夾，定位夾與零部件上設定的夾緊結構配合使用。
一種工程模塊化制造方法，具體步驟如下：
a、工地測繪：工程現(xiàn)場進行激光掃描測繪，獲得工程現(xiàn)場的三維實體模型；
b、工程設計：根據(jù)現(xiàn)場三維實體模型和普通工程設計圖設計將要施工的三維工程結構成為工程仿真施工模型，并且根據(jù)仿真施工出相應的施工工藝步驟；
c、準備零件：根據(jù)仿真施工模型加工或者購買所需的零部件，再將零件放入倉庫備用，并制作與零件一致的數(shù)學模型,錄入到數(shù)據(jù)庫中；
d、分隔模塊：將仿真施工模型根據(jù)施工工藝進行模塊化分隔，得到模塊分隔圖；
f、組裝模塊：制造模塊根據(jù)分隔的模型的空間結構，匹配數(shù)據(jù)庫中的數(shù)學模型，然后從倉庫中調取正確的零件進行組裝固定，獲得工程分隔模塊備用。在組裝的時候還可以分為標準零部件的制造組裝，此類的制造組裝為常規(guī)形狀結構的制造組裝；還包括3D結構模塊制造組裝，此類的空間結構為工程是根據(jù)需要特殊設計，空間結構較為復雜，因此制造和組裝都比較困難；
e、工程組裝：將工程分隔模塊運到工地，按照設計圖的分隔模塊的安裝順序依次安裝固定得到完整的工程。
更進一步的，步驟b所述的通過仿真模型根據(jù)要達到的性能和效果不斷的改進工程結構，使得最后的設計圖為最優(yōu)的結構。
更進一步的，步驟c所述的零部件入庫前都根據(jù)固定的要求設置輔助固定的夾緊結構，同時給零部件貼上識別標簽。標簽識別技術實現(xiàn)了將整個系統(tǒng)的連接在一起形成一個物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)能夠更有效的提高整個系統(tǒng)的工作效率，也就是說系統(tǒng)能夠準確的尋找到所需的零部件。
更進一步的，所述的識別標簽為無線射頻標簽。
更進一步的，步驟c所述的數(shù)學模型包括同類型標準零件的標準化數(shù)據(jù)模型和非標準的獨立數(shù)學模型。所述的標準分類將同類的零部件劃分到一大類進行管理，同時零部件的標準時將零部件的尺寸、結構和空間位置進行標準同時做出數(shù)學模型。
更進一步的，步驟f中還包括組裝的過程中通過掃描檢測模塊不間斷的對定位的零件相互之間的空間位置進行掃描，然后對比仿真模型，然后調整與仿真模型空間位置不一致的零件的空間位置和狀態(tài)，當零件的位置與仿真模型一致后進行固定。實現(xiàn)實時的檢測零部件的空間位置是否正確和是否存在空間變形。
設計過程：
通過仿真設計不斷的改進得到最優(yōu)的設計方案，根據(jù)得到的設計方空間結構圖根據(jù)施工的難易程度將空間結構分隔成若干的空間結構模塊，然后在立體空間造型車間進行模塊結構造型，將較為復雜的空間結構在立體空間造型車間完成，然后將模塊化后的空間結構運輸?shù)焦さ匕窗惭b順序完成安裝就可得到完整的工程空間結構。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明通過分隔模塊制造的方法，從而減少了施工現(xiàn)場空間結構的安裝時間，有效的降低了工人施工難度，也降低施工人工的工作量，有效減少工人在施工時人為的安裝誤差和質量缺陷，有效的保證工程的性能，大大的縮減整個工程的工期并提高工作效率。本發(fā)明的施工方法更加符合國家建筑工程產業(yè)化標準，施工更加科學合理，更適合在空間結構制造領域推廣。
以上所述的實施例，只是本發(fā)明的較優(yōu)選的具體方式之一，本領域的技術員在本發(fā)明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內。