(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211138810.4 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 申请人 浙江交工集团股份有限公司 (72)发明人 包胜　秦现德　章竑骎　卜航栋　 徐洁　贺帅　徐健青　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 刘静 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/08(2012.01) G06V 20/52(2022.01)G06V 20/64(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06V 10/764(2022.01) (54)发明名称 一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生 产进度分析系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于BIM和三维激光扫描 的预制构 件生产进度分析系统， 该系统包括采集 模块、 识别模块和进度分析模块； 所述采集模块， 用于采集现场人工填报信息、 视频监控信息和利 用三维激光扫描技术获取现场三维点云信息。 所 述识别模块， 用于定位生产台座位置， 基于卷积 神经网络算法对三维点云进行识别， 输出识别标 签， 判断预制构件所处生产阶段。 所述进度分析 模块， 用于将识别模块得到的预制构 件所处生产 阶段与BIM模型相 关联， 校正BIM模型内的信息。 本发明基于BIM技术、 三维激光扫描技术和卷积 神经网络算法， 将三维点云和BIM模型分割成多 个立方体， 通过空间饱和度和坐标占用情况判断 进度， 更准确， 实现了预制构件生产进度分析功 能。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115545426 A 2022.12.30 CN 115545426 A 1.一种基于BIM和三维激光扫描的预制 构件生产进度分析系统， 其特征在于， 该系统包 括采集模块、 识别模块和进度分析模块； 所述采集模块， 用于采集现场人工填报信息、 视频监控信息和利用三维激光扫描技术 获取现场三维点云信息 。 所述识别模块， 用于定位生产台座位置， 基于卷积神经网络算法对三维点云进行识别， 输出识别标签， 判断预制构件所处生产阶段。 所述进度分析模块， 用于将识别 模块得到的预制构件所处生产阶段与BIM模型相关联， 校正BIM模型内的信息； 具体如下： 将三维点云和BIM模型进行配准， 统一坐标； 在三维点云中选中某一需要进行进度分析 的区域， 点云内点的平均间距 为a； 设置o大小(2a≤o≤3a)， 将该区域分割为边长为o的单元 立方体， 共计n个立方体； 对任意一立方体i， 对其内部的所有点计算点与点之间的距离， 在立方体i中构造 delaunay三角形， 形成三角网模 型； 对三角网模 型中的每个四面体计算体积， 然后相加得到 三角网模型的总体积Vt， 并计算立方体i的空间饱和度wi： 对立方体i， 有下式： 若pi＝1， 则立方体i内的点为有效点， 保留立方体i内的所有点， 其坐标集合为Ri； 若pi ＝0， 则删除该立方体i内的所有点； 直至遍历所有n个立方体， 并统计内部含有有效点存在 的立方体的个数为S1； 在BIM模型中， 对同一选中区域， 将该区域划分为和三维点云同样大小和坐标的n个立 方体； 对BIM模型中的某一立方体， 找到对应的三维点云分割后的立方体， 遍历其坐标集合 中的每一个坐标， 判断该坐标在BIM模型中是否被占用， 统计未被占用坐标占坐标集合的 70％以上的立方体的个数S2， 则这些立方体内的点 为新增点； 对不同生产工序， 设置不同的判定值m； 对选定区域， 若有 则判定该选定区域预 制构件生产已完成， 反 之则判定未完成。 2.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系 统， 其特征在于， 所述采集模块， 包括： 人工填报单 元， 用于获取 人工填报现场生产信息 。 视频监控单 元， 用于拍摄现场生产信息 。 三维点云单 元， 利用三维扫描技 术获取现场三维点云信息 。 3.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系 统， 其特征在于， 所述识别模块， 包括： 点云识别单元， 采用PointNet++网络结构， 每个子网络由6个边缘卷积层、 1个MLP层和1 个最大池化层构成； 输入点云后把点云中的每个点的原始特征映射到高维特征空间。 对每 个采样点采用k近邻算法搜索得到k领域分组， 然后提取每个分组的深层语义几何特征， 得权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115545426 A 2到新点云， 再重复一次上述操作， 然后递归整个点云， 通过全连接层和SoftMax函数得到分 类分数， 输出识别标签。 定位单元， 用于通过摄像头的位置定位点云识别单元识别结果对应生产台座位置， 将 预制构件定位。 4.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系 统， 其特征在于， 构造delaunay三角形的具体过程为： 选取距离最近的两点作为delaunay三 角形的起始 边， 以起始 边的两个端点为起点， 遍历剩余点， 取与起始 边形成的夹角余弦值最 小的点为终点， 构成第一个delaunay三角形， 以第一个delaunay三角形中与起始边形成的 夹角余弦值最小的边作为新的起始 边， 继续构 造delaunay三角形， 以此类推， 当第一条起始 边的两个端点 为终点时， 停止构成三角形。 5.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系 统， 其特征在于， 三维点云和BIM模型进行配准之前需要对三维点云进行降噪处理， 并将三 维点云中的杂点去除。 6.根据权利要求1中所述的一种基于BIM和三维激光扫描的预制构件生产进度分析系 统， 其特征在于， 在进度分析模块完成得到进度分析结果后， 综合生产现场得到的信息， 并 添加到BIM模型中， 将采集模块、 识别模块和进度分析模块得到的生产现场的信息进行整 理， 对某一生产区域， 由采集模块得到生产人员、 时长、 用料、 质检信息， 由识别模块得到各 预制构件放置位置， 由进度分析模块得到各预制构件生产阶段和 生产进度， 并根据有效点 建立BIM模型， 将上述信息整理后， 更新BIM模型， 并将信息导入到BIM模型中。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115545426 A 3