本發(fā)明涉及建筑施工，更具體地涉及一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),簡稱vr技術(shù)，是二十世紀(jì)發(fā)展起來的一項(xiàng)全新的科學(xué)技術(shù)。其技術(shù)特點(diǎn)是利用計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)生成的三維數(shù)字模型與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合，產(chǎn)生一種人為虛擬環(huán)境。通過應(yīng)用軟件系統(tǒng)、輸入設(shè)備及演示設(shè)備實(shí)現(xiàn)人與虛擬世界充分交互。而bim技術(shù)自衍生以來，在當(dāng)前建筑行業(yè)中已獲得廣泛認(rèn)可與應(yīng)用，bim技術(shù)能夠綜合模型及數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，可以為虛擬現(xiàn)實(shí)提供豐富內(nèi)容及落地應(yīng)用真實(shí)場景。

2、目前對(duì)于建筑中的樣板間施工時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)地考察，然后進(jìn)行施工，將實(shí)體樣板間完善建造完成。

3、但是實(shí)體樣板間搭建費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且消耗材料較多，可重復(fù)利用的材料較少，造成資源浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中存在的問題。

2、本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，包括：bim模型導(dǎo)出模塊、vr視覺化模塊、交互處理模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、用戶界面模塊和定位與跟蹤模塊；

3、所述bim模型導(dǎo)出模塊用于將bim模型從設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)出,并轉(zhuǎn)換成vr可使用的格式；

4、所述vr視覺化模塊用于將bim模型在vr環(huán)境中可視化呈現(xiàn)；

5、所述交互處理模塊負(fù)責(zé)處理用戶和vr的交互；

6、所述數(shù)據(jù)同步模塊用于bim模型的調(diào)整實(shí)時(shí)同步到vr模型中；

7、所述用戶界面模塊用于提供用戶與vr交互的界面；

8、所述定位與跟蹤模塊跟蹤用戶在現(xiàn)實(shí)空間中的移動(dòng)。

9、進(jìn)一步的，所述bim模型導(dǎo)出模塊對(duì)bim模型導(dǎo)出時(shí)具有如下步驟：bim模型通過revit軟件導(dǎo)出為特定格式，如fbx、dae或obj格式，以便bim模型在vr環(huán)境中使用，且同時(shí)使用steamvr插件簡化bim模型導(dǎo)入過程。

10、進(jìn)一步的，所述vr視覺化模塊用于bim源模型的處理，以及模型傳遞和vr體驗(yàn)系統(tǒng)的生成，所述vr體驗(yàn)系統(tǒng)的生成用于對(duì)載入的bim模型進(jìn)行效果編輯和渲染生成可供體驗(yàn)的vr系統(tǒng)。

11、進(jìn)一步的，所述交互處理模塊用于處理用戶對(duì)當(dāng)前vr環(huán)境中的bim模型做出的操作，例如更改bim材質(zhì)、屬性或尺寸，包括從不同視角查看bim模型的。

12、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)同步模塊采用基于時(shí)間戳的增量同步算法，通過所述基于時(shí)間戳的增量同步算法同步bim模型與vr模型的更改和調(diào)節(jié)。

13、進(jìn)一步的，所述用戶界面模塊用于為用戶設(shè)定一個(gè)可操作性的vr界面，利于用戶在vr中對(duì)樣板間模型進(jìn)行操作。

14、進(jìn)一步的，所述定位與跟蹤模塊用于跟蹤定位用戶在所搭建的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的位置，并將位置同步至vr虛擬世界中，實(shí)現(xiàn)在樣板間模型中行走的功能，通過所述定位與跟蹤模塊對(duì)用戶進(jìn)行定位具有如下步驟：

15、s101：在所設(shè)置的現(xiàn)實(shí)游玩范圍內(nèi)定義一個(gè)參考坐標(biāo)系，并在vr虛擬環(huán)境中創(chuàng)建一個(gè)相應(yīng)的坐標(biāo)系，假設(shè)現(xiàn)實(shí)游玩范圍內(nèi)的坐標(biāo)系大小為s，則虛擬環(huán)境中的坐標(biāo)系大小為ns，ns表示為現(xiàn)實(shí)游玩范圍具體大小的n倍，且ns大小為創(chuàng)建的bim樣板間模型的真實(shí)大??；

16、s102：在現(xiàn)實(shí)游玩范圍內(nèi)對(duì)角安裝兩個(gè)光學(xué)追蹤器，用于檢測(cè)穿戴了vr設(shè)備的用戶位置；

17、s103：用戶在現(xiàn)實(shí)游玩范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)，用戶伸長的vr設(shè)備的標(biāo)記被光學(xué)追蹤器捕捉，光學(xué)追蹤器發(fā)送的數(shù)據(jù)用于計(jì)算用戶在物理空間中的實(shí)時(shí)位置；

18、s104：將從光學(xué)追蹤器獲得的物理位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為vr環(huán)境中的虛擬位置數(shù)據(jù)，期間需要調(diào)整比例參數(shù)，比例參數(shù)為n，這樣就能使得用戶在現(xiàn)實(shí)游玩范圍內(nèi)的位置映射在虛擬空間中的樣板間模型中；

19、s105：而vr系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)接收用戶位置數(shù)據(jù)，并更新虛擬環(huán)境中用戶的位置，以實(shí)現(xiàn)同步。

20、進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)包括vr設(shè)備，所述vr設(shè)備包括電腦、頭帶顯示器、控制手柄、光學(xué)追蹤器和設(shè)備支架。

21、進(jìn)一步的，該系統(tǒng)提供了一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工方法，包括以下步驟：

22、s1：確定構(gòu)建的bim模型的信息，包括房間的布局、尺寸和空間關(guān)系，以及樣板間的構(gòu)建材料，包括地面和墻壁，還有其建造的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

23、s2：通過revit軟件構(gòu)建出樣板間的bim模型，并由技術(shù)人員審核該bim模型是否符合樣板間信息；

24、s3：將建立好的bim模型導(dǎo)入到naviswork軟件中，運(yùn)行碰撞檢測(cè)程序，若是發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)需重新調(diào)整深化設(shè)計(jì)圖紙及模型；

25、s4：通過revit軟件將樣板間的bim模型導(dǎo)出,將建造的bim模型及模型屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)出為特定格式，如fbx、dae或obj格式，以便在vr環(huán)境中使用，該步驟由bim模型導(dǎo)出模塊進(jìn)行；

26、s5：利用第三方插件steamvr簡化bim模型導(dǎo)入vr過程；

27、第三方插件如steamvr，其主要作用是：

28、steamvr插件可以幫助將bim模型從設(shè)計(jì)軟件revit中無縫導(dǎo)入到vr中；

29、s6：使用裝配體板在現(xiàn)實(shí)中搭建物理空間場景，并在其內(nèi)部設(shè)置光學(xué)追蹤定位器，用戶可在場景中樣板間bim模型進(jìn)行施工。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

31、1、本申請(qǐng)通過創(chuàng)建樣板間的bim模型，將該模型同步至vr虛擬世界中，用戶可在通過vr設(shè)備進(jìn)入虛擬世界中的樣板間中，用戶可以對(duì)樣板間進(jìn)行施工，提高效率，且節(jié)省施工材料資源。

32、2、本申請(qǐng)通過數(shù)據(jù)同步模塊的設(shè)置，數(shù)據(jù)同步模塊采用基于時(shí)間戳的增量同步算法，用于同步在bim模型與vr虛擬世界中樣板間的調(diào)整，可以更快的轉(zhuǎn)換模型的施工樣貌和模型數(shù)據(jù)，靈活性更強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于，包括：bim模型導(dǎo)出模塊、vr視覺化模塊、交互處理模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、用戶界面模塊和定位與跟蹤模塊；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述bim模型導(dǎo)出模塊對(duì)bim模型導(dǎo)出時(shí)具有如下步驟：bim模型通過revit軟件導(dǎo)出為特定格式，如fbx、dae或obj格式，以便bim模型在vr環(huán)境中使用，且同時(shí)使用steamvr插件簡化bim模型導(dǎo)入過程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述vr視覺化模塊用于bim源模型的處理，以及模型傳遞和vr體驗(yàn)系統(tǒng)的生成，所述vr體驗(yàn)系統(tǒng)的生成用于對(duì)載入的bim模型進(jìn)行效果編輯和渲染生成可供體驗(yàn)的vr系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述交互處理模塊用于處理用戶對(duì)當(dāng)前vr環(huán)境中的bim模型做出的操作，例如更改bim材質(zhì)、屬性或尺寸，包括從不同視角查看bim模型的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)同步模塊采用基于時(shí)間戳的增量同步算法，通過所述基于時(shí)間戳的增量同步算法同步bim模型與vr模型的更改和調(diào)節(jié)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述用戶界面模塊用于為用戶設(shè)定一個(gè)可操作性的vr界面，利于用戶在vr中對(duì)樣板間模型進(jìn)行操作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述定位與跟蹤模塊用于跟蹤定位用戶在所搭建的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的位置，并將位置同步至vr虛擬世界中，實(shí)現(xiàn)在樣板間模型中行走的功能，通過所述定位與跟蹤模塊對(duì)用戶進(jìn)行定位具有如下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括vr設(shè)備，所述vr設(shè)備包括電腦、頭帶顯示器、控制手柄、光學(xué)追蹤器和設(shè)備支架。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)提供了一種基于bim和vr的數(shù)字化的樣板間施工方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及建筑施工技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種基于BIM和VR的數(shù)字化的樣板間施工系統(tǒng)，包括BIM模型導(dǎo)出模塊、VR視覺化模塊、交互處理模塊、數(shù)據(jù)同步模塊、用戶界面模塊和定位與跟蹤模塊；所述BIM模型導(dǎo)出模塊用于將BIM模型從設(shè)計(jì)軟件中導(dǎo)出,并轉(zhuǎn)換成VR可使用的格式；所述VR視覺化模塊用于將BIM模型在VR環(huán)境中可視化呈現(xiàn)通過創(chuàng)建樣板間的BIM模型，將該模型同步至VR虛擬世界中，用戶可在通過VR設(shè)備進(jìn)入虛擬世界中的樣板間中，用戶可以對(duì)樣板間進(jìn)行施工，提高效率，且節(jié)省施工材料資源。

技術(shù)研發(fā)人員：陳虹文,謝智,王福全,李紅瑞,李勇,于全江,喻志恒,王媛菲,肖豪,王曉陽,段寶杰,邵新凱,尹德文,鄧潘德,譚鑫,洪雁來,楊春林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵建工集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30