一種基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻虛擬自動(dòng)裝配方法

徐 超，王兆青，鐵治欣，凌向峰

（浙江理工大學(xué)信息學(xué)院，杭州310018）

一種基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻虛擬自動(dòng)裝配方法

徐 超，王兆青，鐵治欣，凌向峰

（浙江理工大學(xué)信息學(xué)院，杭州310018）

針對(duì)構(gòu)件式建筑幕墻如何進(jìn)行虛擬自動(dòng)裝配問(wèn)題，提出了基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻虛擬自動(dòng)裝配方法。該方法首先需要?jiǎng)?chuàng)建建筑物外圍模型，通過(guò)逐步細(xì)化建筑物外圍模型從FIM到OGM，再到AGM，將建筑物三維模型中的外圍骨架的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為建筑幕墻虛擬裝配的數(shù)據(jù)；然后，利用轉(zhuǎn)換后的裝配數(shù)據(jù)應(yīng)用于建筑物的三維裝配幾何模型中，以建筑物的外圍骨架作為頂層基本骨架，采用自頂向下的方式驅(qū)動(dòng)建筑幕墻的自動(dòng)裝配；最后通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了此方法是有效的，并且與傳統(tǒng)方式相比可以提升裝配效率。

模型驅(qū)動(dòng)；建筑幕墻；自動(dòng)裝配；虛擬裝配

0 引 言

建筑幕墻是建筑技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，是融建筑技術(shù)、建筑藝術(shù)為一體的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。建筑幕墻的虛擬裝配是整個(gè)建筑幕墻設(shè)計(jì)的重要方面，直接關(guān)系到建筑構(gòu)件的加工和現(xiàn)場(chǎng)施工。建筑幕墻的裝配與一般的零件裝配在幾何裝配層面上有所不同，一般的零件裝配是在具有詳細(xì)幾何模型的零件的基礎(chǔ)上進(jìn)行搭建，通過(guò)零件模型構(gòu)建裝配模型，這種裝配的方式稱為自底向上的裝配方式［1］。而建筑幕墻的裝配是在建筑物的外圍模型上進(jìn)行的，由于建筑物模型是在不斷修改的，因此建筑構(gòu)件的具體模型是不確定的，隨著建筑模型的逐步細(xì)化，相應(yīng)的建筑構(gòu)件才可以建立起來(lái)，然后有層次地將建筑構(gòu)件裝配到建筑模型上，這樣的裝配方式稱為自頂向下的裝配方式［2］。建筑幕墻的這種自頂向下的裝配方式以及建筑構(gòu)件使用數(shù)量較一般零件裝配多，導(dǎo)致中間裝配體的使用頻率非常高，僅僅在幾何層裝配的方式尚不能滿足要求，同時(shí)由于傳統(tǒng)的裝配設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員依賴經(jīng)驗(yàn)完成所有的裝配細(xì)節(jié)，導(dǎo)致裝配設(shè)計(jì)的效率低下［3-4］。因此幕墻的虛擬裝配需要將裝配的主體從幾何裝配層面提升至模型層面。結(jié)合文獻(xiàn)［5］在視覺運(yùn)動(dòng)捕獲和文獻(xiàn)［6］在CAD系統(tǒng)中的模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用，本文提出了一種基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻虛擬自動(dòng)裝配技術(shù)。

1 模型驅(qū)動(dòng)

模型驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)（model-driven architecture，MDA）是由對(duì)象管理組織（OMG）在2001年提出的，MDA是一種通過(guò)建模和模型轉(zhuǎn)換技術(shù)，逐步建立系統(tǒng)的CIM、PIM、PSM模型，直到目標(biāo)模型實(shí)現(xiàn)的軟件開發(fā)的方法［7］。在基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配中筆者借鑒了MDA的軟件開發(fā)方法，即采用模型技術(shù)來(lái)“制導(dǎo)”建筑幕墻裝配的每一個(gè)步驟［8］。MDA中的各個(gè)模型均采用UML進(jìn)行描述，而在建筑幕墻自動(dòng)裝配中的模型描述采用可視化的三維幾何模型。

模型驅(qū)動(dòng)建筑幕墻的自動(dòng)裝配系統(tǒng)總體框架如圖1所示。系統(tǒng)由CAD建模、模型驅(qū)動(dòng)、用戶交互三部分組成，它包括控制模塊、管理模塊、裝配模塊以及輸出端口：（1）建模信息控制模塊，是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，用于操作控制主模型；（2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊，用于獲取建筑材料的信息，如構(gòu)件所用的鋼材類型、構(gòu)件的材質(zhì)等；（3）構(gòu)件裝配操作模塊，讀取建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表，生成符合要求的建筑構(gòu)件衍生件，并將其裝配到建筑幕墻三維模型中；（4）輸出端口，用于輸出裝配完成的建筑構(gòu)件加工圖和面板的布局圖。

圖1 基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配系統(tǒng)的總體框架

1.1 模型驅(qū)動(dòng)中的主模型

模型驅(qū)動(dòng)中的主模型由模型細(xì)化形成，即FIM、OGM和AGM。三個(gè)模型是一個(gè)逐步細(xì)化的關(guān)系，前一模型是后一模型的抽象，后一模型是前一模型的具體化。從FIM到OGM再到AGM的逐步細(xì)化如圖2所示。

功能無(wú)關(guān)模型FIM（function independent model）是模型驅(qū)動(dòng)基于功能無(wú)關(guān)視角（FIV）三維建筑物外圍結(jié)構(gòu)模型。之所以稱其為功能無(wú)關(guān)，主要是FIM不包含與具體功能實(shí)現(xiàn)相關(guān)的信息，F(xiàn)IM僅僅是建筑設(shè)計(jì)師利用建模信息控制模塊提供的參數(shù)化方式生成由幾何體素組成的三維幾何模型。

對(duì)象化幾何模型OGM（objectification geometry model）是將功能無(wú)關(guān)模型中的幾何體素（點(diǎn)、線、面）進(jìn)行對(duì)象化處理，確定模型中幾何體素與建筑構(gòu)件的關(guān)系，使得構(gòu)成三維建筑物外圍結(jié)構(gòu)模型的要素不再是包含簡(jiǎn)單信息的幾何體素，而是擁有各自屬性和功能的對(duì)象。

圖2 FIM到OGM，再到AGM的細(xì)化

裝配幾何模型AGM（assembly geometry model）是在對(duì)象化幾何模型基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化的模型，需要依據(jù)結(jié)構(gòu)工程師提供的軸線分割圖以及用戶的需求對(duì)OGM的構(gòu)造面進(jìn)行分割，并且定義模型中對(duì)象的具體屬性值，通過(guò)這些屬性值可以計(jì)算出裝配數(shù)據(jù)并被記錄在建筑構(gòu)件的設(shè)計(jì)表中以完成AGM的建立，AGM在建筑幕墻自動(dòng)裝配前驅(qū)動(dòng)不同建筑構(gòu)件的生成，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)建筑幕墻的裝配。

1.2 模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)

在如圖1所示的總體框架中，主模型中功能無(wú)關(guān)模型的建立主要是通過(guò)兩條途徑：建模信息控制模塊和CAD環(huán)境自帶的命令。建模信息控制模塊中提供了基于參數(shù)化的模型創(chuàng)建方法，可以快速地設(shè)計(jì)出大致符合要求的幾何模型，再通過(guò)CAD環(huán)境自帶的命令修改幾何模型，最終完成所需的幾何模型（FIM），這也是基于模型驅(qū)動(dòng)裝配的基礎(chǔ)模型。

主模型的建立是一個(gè)基礎(chǔ)模型逐步細(xì)化的過(guò)程，期間最主要的任務(wù)是建立OGM以及將AGM中的裝配數(shù)據(jù)記錄在構(gòu)件設(shè)計(jì)表中。數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊是在創(chuàng)建AGM時(shí)調(diào)用，并用于獲取建筑材料的信息。在完成AGM的創(chuàng)建后，在建筑構(gòu)件裝配時(shí)，構(gòu)件裝配操作模塊將會(huì)被調(diào)用，該模塊會(huì)讀取已經(jīng)建立的構(gòu)件設(shè)計(jì)表中的相應(yīng)構(gòu)件的裝配數(shù)據(jù)信息，同時(shí)利用構(gòu)件的模板模型（標(biāo)準(zhǔn)件），創(chuàng)建符合要求的構(gòu)件衍生件，再將構(gòu)件衍生件裝配到主模型的安裝位置。由于所有的裝配構(gòu)件都是主模型驅(qū)動(dòng)生成的，因此當(dāng)通過(guò)用戶交互方式對(duì)主模型進(jìn)行修改時(shí)，相應(yīng)的裝配構(gòu)件都會(huì)隨之更新。在整個(gè)建筑物的幕墻裝配完成后，可通過(guò)輸出端口輸出符合要求的各個(gè)建筑構(gòu)件的加工圖紙和所有幕墻面的布局圖（顯示各建筑構(gòu)件在幕墻面上的安裝信息和編號(hào)信息）。

1.3 建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表

在整個(gè)模型驅(qū)動(dòng)幕墻裝配過(guò)程中，建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表起著十分重要的作用。設(shè)計(jì)表中保存著所有建筑構(gòu)件的具體尺寸信息，表中的數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)對(duì)應(yīng)建筑模型中的構(gòu)件的修改而發(fā)生改變。在建立AGM時(shí)，根據(jù)建筑構(gòu)件的類型（Type值）均有與之對(duì)應(yīng)的構(gòu)件設(shè)計(jì)表，如圖3所示為建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表。所有的建筑構(gòu)件分為兩類：面板類和柱類，其中柱類又可以分為立柱、橫梁、掛耳和接插件。其中柱表和面板表中的編號(hào)將在實(shí)際施工時(shí)配合1.2節(jié)中提到的幕墻面布局圖使用，保證各構(gòu)件快速準(zhǔn)確地找到安裝位置。

圖3 建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表

2 模型驅(qū)動(dòng)建筑幕墻虛擬裝配

建筑幕墻的種類繁多，按結(jié)構(gòu)分，常見的有構(gòu)件式幕墻［9］、單元式幕墻［10］、點(diǎn)支式幕墻［11］等。而構(gòu)件式幕墻最為常見。構(gòu)件式幕墻屬一類框支式幕墻，需要現(xiàn)場(chǎng)安裝個(gè)別框架集件（主要有立柱、橫梁、掛耳等），用以支撐由各種材料制造的幕墻面板，幕墻的預(yù)埋轉(zhuǎn)接系統(tǒng)、支撐框架系統(tǒng)及面板系統(tǒng)中的各組成構(gòu)件，以單件形式在施工現(xiàn)場(chǎng)依次分別安裝。因其具有簡(jiǎn)單靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，同時(shí)其他的大部分幕墻是在構(gòu)件式幕墻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，因此本文主要探索構(gòu)件式幕墻的裝配。

2.1 建筑幕墻虛擬裝配技術(shù)分析

目前建筑幕墻的虛擬裝配主要有兩種方法：第一種是通過(guò)人工手動(dòng)方式，將建筑幕墻裝配所需的建筑構(gòu)件一件件安裝到建筑物外圍結(jié)構(gòu)的三維模型上；第二種是利用陣列的方式來(lái)安裝建筑構(gòu)件。第一種方法是目前大多數(shù)幕墻公司采用的，它可以保證建筑構(gòu)件盡可能正確地安裝到建筑物上，但是它的弊端顯而易見：人力、時(shí)間的消耗大使得這類幕墻公司在同類企業(yè)中缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。第二種方法是將建筑構(gòu)件按線性陣列和圓周陣列來(lái)半自動(dòng)裝配，如圖4所示。存在的問(wèn)題是該方法對(duì)三維建筑模型的幾何要求很高，模型必須是對(duì)稱的，或者是局部對(duì)稱的，適用面很窄。

圖4 陣列裝配

從圖4（a）中看出，線性陣列可以應(yīng)用于幕墻面上建筑構(gòu)件之間有對(duì)稱軸的幕墻，而且隨著對(duì)稱軸數(shù)量越多，其虛擬裝配效率將會(huì)大幅度提高，近指數(shù)增長(zhǎng)。然而鑒于當(dāng)今建筑師對(duì)于建筑物外形獨(dú)特的要求，整個(gè)建筑物的幕墻結(jié)構(gòu)只能局部地出現(xiàn)建筑構(gòu)件對(duì)稱的情況。圖4（b）是陣列的另一種形式，即圓周陣列。這種陣列方式對(duì)建筑物外形要求更高，必須使得建筑幕墻上的建筑構(gòu)件位置在一個(gè)虛擬的圓上，這樣才能進(jìn)行圓周陣列。以上兩種形式在現(xiàn)實(shí)的建筑物外形中并不常見。

因此，采用線性陣列或者圓周陣列的方式并不是一種常用的幕墻裝配方法，而只是在一些特殊的情況下采用的輔助性的提高裝配效率的方法。基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配方法不僅能解決人工手動(dòng)安裝帶來(lái)的耗時(shí)、費(fèi)力的問(wèn)題，而且也避免了線性陣列、圓周陣列方法的不通用性問(wèn)題。

圖5所示為基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配流程。當(dāng)開始裝配時(shí)，首先，根據(jù)選中需要裝配的構(gòu)件編號(hào)讀取建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)；其次，利用獲得的設(shè)計(jì)表中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建筑構(gòu)件模板模型生成符合要求的構(gòu)件衍生件；然后，通過(guò)構(gòu)件裝配操作模塊中的構(gòu)件自動(dòng)裝配功能完成構(gòu)件的幾何裝配；最后，判斷是否還有選中但沒有安裝的立柱，若有則繼續(xù)以上步驟，若沒有則結(jié)束裝配。

圖5 基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配流程

2.2 建筑構(gòu)件的生成

通過(guò)與幕墻企業(yè)交流、調(diào)研發(fā)現(xiàn)，構(gòu)件式幕墻的建筑構(gòu)件可抽象成橫梁、立柱和面板等模型。模型驅(qū)動(dòng)建筑幕墻自動(dòng)裝配中使用的建筑構(gòu)件（包括立柱、橫梁、面板、掛耳等）是通過(guò)改變對(duì)應(yīng)的復(fù)合模板模型的尺寸得到的。該復(fù)合模板模型是通過(guò)定義特征的方式，并根據(jù)衍生件的需要設(shè)置可變尺寸而創(chuàng)建的。為了在裝配過(guò)程中可以根據(jù)不同的安裝條件，生成滿足安裝要求的建筑構(gòu)件，要求在創(chuàng)建模板模型時(shí)其可變尺寸的個(gè)數(shù)選擇要合理。如果可變尺寸個(gè)數(shù)太少將導(dǎo)致衍生的建筑構(gòu)件不能達(dá)到安裝要求；但如果可變尺寸個(gè)數(shù)太多則直接影響衍生建筑構(gòu)件生成的效率。由于一般建筑物幕墻需要安裝的建筑構(gòu)件非常多，幕墻的安裝效率也將變得非常低，這并不符合幕墻企業(yè)的利益。因此需要提取建筑構(gòu)件的關(guān)鍵可變尺寸，如圖6所示為建筑構(gòu)件中立柱的模板模型。

圖6 立柱模板模型

在圖6所示構(gòu)件中，頂端部分為立柱接插件，保證多根立柱安裝時(shí)可以相互固定。立柱模板模型的關(guān)鍵可變尺寸有h（立柱高）、h3、w1（截面長(zhǎng)）、w2（截面寬）。其中h3是點(diǎn)E到線段BB1的距離，h3在立柱衍生件生成時(shí)反映了彎曲程度。當(dāng)點(diǎn)O與點(diǎn)E重合則說(shuō)明該立柱彎曲度為零。

在生成FIM時(shí)，立柱構(gòu)件在建筑物三維模型中的安裝位置表現(xiàn)為一條幾何曲線。OGM中則對(duì)這條曲線進(jìn)行對(duì)象化操作后，就表現(xiàn)為一個(gè)建筑構(gòu)件對(duì)象。當(dāng)對(duì)建筑構(gòu)件對(duì)象進(jìn)行實(shí)例化，并將對(duì)象實(shí)例的具體屬性值（構(gòu)件的可變尺寸）保存在建筑構(gòu)件設(shè)計(jì)表中后就從OGM細(xì)化成了AGM。在立柱構(gòu)件裝配時(shí)，構(gòu)件裝配操作模塊會(huì)讀取設(shè)計(jì)表中的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，以圖6所示構(gòu)件為模板，修改可變尺寸，便生成符合要求的建筑構(gòu)件衍生件。

2.3 建筑幕墻的自動(dòng)裝配

在幾何層面上的零部件自動(dòng)裝配方法主要是基于特征的裝配或是利用零部件的空間位置改變來(lái)進(jìn)行裝配。在基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻自動(dòng)裝配中，各裝配構(gòu)件是依附于主建筑模型的，當(dāng)主模型發(fā)生修改時(shí)，與之相關(guān)聯(lián)的建筑構(gòu)件需要同時(shí)更新以滿足裝配的需求。

在模型修改的過(guò)程中裝配幾何約束關(guān)系是不變的，因此利用基于特征的裝配在建筑幕墻的自動(dòng)裝配中比較合適。通過(guò)空間方位的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件定位的裝配方法將失去建筑構(gòu)件之間的相關(guān)性，不能作為幕墻裝配的主要方法，只能是在裝配過(guò)程中作為輔助［12］。

圖7為幕墻安裝示意圖，圖中顯示了主要的建筑構(gòu)件。在幕墻的安裝過(guò)程中建筑構(gòu)件的安裝是有一定順序的，首先需要安裝立柱，在建筑物的相應(yīng)位置有安裝固定立柱的預(yù)埋件，然后再在立柱上安裝橫梁，橫梁與立柱的交界處有掛耳用以固定橫梁，最后再將面板安裝在立柱和橫梁組成的安裝框上。

圖7 幕墻安裝示意

在所有建筑構(gòu)件的裝配中，立柱的裝配相對(duì)較為復(fù)雜，所以在此以立柱的裝配為例說(shuō)明裝配的過(guò)程。對(duì)于每一根選中的立柱，根據(jù)2.2節(jié)所述的方式生成相關(guān)立柱構(gòu)件，裝配的過(guò)程如圖8所示，裝配的具體步驟如下（使用者每次可以選中多根立柱進(jìn)行裝配）：

圖8 立柱裝配過(guò)程

第一步：創(chuàng)建立柱邊所在面的法向基準(zhǔn)面；

第二步：旋轉(zhuǎn)立柱構(gòu)件，使其與裝配主體取向相同，如圖8（1）；

第三步：建筑構(gòu)件與裝配主體一次配合，使立柱前視基準(zhǔn)面與A共面，如圖8（2）；

第四步：建筑構(gòu)件與裝配主體第二次配合，使立柱基準(zhǔn)軸與B重合，如圖8（3）；

第五步：建筑構(gòu)件與裝配主體第三次配合，使立柱裝配基準(zhǔn)面與參考基準(zhǔn)面距離為立柱寬度1/2，如圖8（4）；裝配完成。

3 實(shí) 例

鑒于SolidWorks軟件在CAD軟件中提供了豐富、全面的二次開發(fā)接口以及卓越的三維建模性能，加上其采用簡(jiǎn)單、方便的操作方式，本文對(duì)模型驅(qū)動(dòng)建筑幕墻自動(dòng)裝配方法的驗(yàn)證通過(guò)VC++基于COM的對(duì)SolidWorks二次開發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)［13-15］。完成了Solid Works的平臺(tái)上的插件開發(fā)，以便于用戶操作。

3.1 主模型的構(gòu)建

主模型的構(gòu)建主要利用建模信息控制模塊，通過(guò)與用戶交互，以參數(shù)化方式建立建筑物三維模型體塊。用戶可以通過(guò)在該模塊中設(shè)置工程基本屬性、樓層平面輪廓圖的拉伸方式和拉伸高度以及層高信息，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)用戶設(shè)定的信息創(chuàng)建主模型的FIM，其運(yùn)行界面如圖9所示。由于幕墻裝配在建筑物的外表面進(jìn)行，因此只考慮FIM外表面，模型內(nèi)部不在考慮范圍。整個(gè)幕墻裝配過(guò)程得以進(jìn)行的前提是完成建筑物外圍輪廓模型的創(chuàng)建，當(dāng)導(dǎo)入的樓層平面輪廓曲線出現(xiàn)不閉合等情況而造成構(gòu)建建筑物輪廓模型出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，需要建筑設(shè)計(jì)師重新提供建筑物樓層平面輪廓圖。

圖9 建模信息控制模塊的程序界面

當(dāng)主模型由OGM細(xì)化到AGM過(guò)程中，首先需要對(duì)OGM整體進(jìn)行軸線分割，然后對(duì)構(gòu)造面進(jìn)行橫向分割與縱向分割。其中軸線分割與橫向分割不僅確定了立柱安裝的位置，同時(shí)也確定了橫梁的長(zhǎng)度，縱向分割參考樓層的高度，保證同一樓層的立柱尺寸相同。橫向分割時(shí)為了有利于標(biāo)準(zhǔn)化施工，對(duì)于用戶的分割進(jìn)行了一定約束，提供了均分、按模式分割的方式，對(duì)于分割的兩端多余的情況進(jìn)行優(yōu)化處理，將其合并到離其最近的分割端中。圖10、圖11分別顯示構(gòu)造面按均分割與按模式分割的情況。

構(gòu)造面分割結(jié)束后需要設(shè)置構(gòu)件對(duì)象的屬性信息，如圖12所示為定義立柱構(gòu)件屬性信息的操作界面，通過(guò)該界面可以選擇立柱構(gòu)件的型材類型、型材規(guī)格，以及為了方便安裝可適當(dāng)修改上下的間隙。

圖10 構(gòu)造面均分橫向分割圖

圖11 構(gòu)造面按模式橫向分割圖

圖12 定義立柱

3.2 裝配效率驗(yàn)證

建筑構(gòu)件的裝配中立柱的裝配相對(duì)比較繁瑣，因此，就以立柱在建筑幕墻模型中的裝配為例進(jìn)行裝配效率的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在同樣的軟件、硬件平臺(tái)下，采用本文所述方法與傳統(tǒng)手工方式裝配立柱進(jìn)行比較；測(cè)試結(jié)果見表1。裝配效果如圖13所示，圖中顯示有6根立柱通過(guò)本文的方法成功自動(dòng)安裝到建筑模型上。

表1 不同裝配方式的裝配立柱用時(shí)測(cè)試結(jié)果

圖13 立柱安裝

從表1中可以看出，本文方法與傳統(tǒng)手工方式相比，裝配1根立柱效率提升53.8%，隨著裝配數(shù)量增加，裝配效率優(yōu)勢(shì)將逐漸擴(kuò)大。表1中測(cè)試裝配的55根立柱為實(shí)驗(yàn)中建筑物的某一層的立柱總數(shù)量。在實(shí)驗(yàn)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，在通過(guò)人工手動(dòng)連續(xù)裝配立柱50根左右的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)疲勞感，如果繼續(xù)進(jìn)行裝配，會(huì)出現(xiàn)裝配速度變慢，而且裝配的準(zhǔn)確率降低的情況，而整一個(gè)建筑物需要裝配的立柱數(shù)量有上千根。因此，通過(guò)本文所述方式進(jìn)行裝配將會(huì)獲得既提升效率，又提升準(zhǔn)確率的效果。

4 結(jié) 論

本文提出了一種基于模型驅(qū)動(dòng)的建筑幕墻虛擬自動(dòng)裝配的方法，通過(guò)主模型來(lái)“制導(dǎo)”建筑構(gòu)件的裝配。在SolidWorks平臺(tái)上進(jìn)行了驗(yàn)證，證明此方法可以避免了傳統(tǒng)建筑幕墻裝配效率低和對(duì)建筑模型幾何要求高的問(wèn)題，使CAD系統(tǒng)在建筑幕墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮更大的作用。

［1］水俊鋒，吳宗佳，陳樹曉，等.基于SolidWorks的自頂向下裝配與參數(shù)化技術(shù)［J］.機(jī)械工程與自動(dòng)化，2007（5）：9-11.

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ModeI-Driven-Based VirtuaI Automatic AssembIy Method for BuiIding Curtain WaII

XUChao，WANG Zhao-qing，TIE Zhi-xin，LING Xiang-feng
（The School of Information&Electronics，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

To solve the problem of virtual automatic assembly of building curtain walls，this paper proposes model-driven-based automatic assembly method for building curtain walls.Firstly，this method needs to create peripheral model of the building.Through gradually refining the peripheral model of the building from FIM，OGM to AGM，structured data of the peripheral framework in 3D model are transformed to the data of virtual assembly of the curtain wall.Then，transformed assembly data are used in 3D assembly geometric model of the building.The peripheral framework of the building serves as the top-layer basic framework.Top-down mode is adopted to drive automatic assembly of the curtain wall.Finally，this method is proven to be effective through experiments.Compared with traditional mode，this method can boost assembly efficiency.

model-driven；building curtain wall；automatic assembly；virtual assembly

TP391；TU227

A

（責(zé)任編輯：張祖堯）

1673-3851（2014）05-0532-07

2014-03-30

住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)計(jì)劃項(xiàng)目（2013-K8-27）

徐 超（1989-），男，浙江衢州人，碩士研究生，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的研究。