一种可重构式智能胎架系统及模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法

本发明属于建筑幕墙加工领域，更具体地，涉及一种可重构式智能胎架系统及模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法。

背景技术：

1、建筑幕墙是面板和支撑结构体系组成的、可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构，是现代大型和高层建筑常用的带装饰效果的一种轻质墙体，具备美观、节能、易维护三大优点。而随着城市的不断发展和进步，对现代建筑美观性的要求越来越高，这种趋势驱使着建筑领域不断探索创新，尤其是在建筑幕墙方面。为增强建筑的美观性与独特性，许多工程采用复杂金属构件作为幕墙的组成部分。

2、幕墙复杂金属构件由多个多曲面金属面板与支撑结构组成，能够满足建筑对形态的要求，同时具有轻质高强、可塑性强、耐腐蚀性好等优势，是建筑外立面装饰的理想选择。

3、幕墙复杂金属构件的制造需要分别加工制造出多个多曲面金属面板，再进行组装，但由于多曲面金属面板薄且板幅较大，加工过程中会存在塑性变形，因此，需要制作符合多曲面金属面板外形的胎架装置以进行支撑和固定。目前常用的胎架装置是由多块金属板焊接拼装而成的固定式的胎架，然而幕墙复杂金属构件一般都为非标准件，其包含的各个多曲面金属面板的形状与尺寸具有多样性，针对不同的多曲面金属面板，通常要求胎架的形状需要与多曲面金属面板的形状一一对应，即不同的多曲面金属面板都需要独特的胎架设计和制作，以保证后续加工过程曲面形状稳定。由于缺乏通用性的解决方案，每次生产都需要重新设计和制造相应的胎架，这不仅增加了制造过程的复杂性，也显著提高了生产成本，制约了幕墙复杂金属构件的广泛应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可重构式智能胎架系统及模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法，可通过计算机集成控制且动态调整可重构式胎架系统，极大地提高幕墙复杂金属构件的加工制造效率，实现胎架形态的自动化和智能化控制。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种可重构式智能胎架系统，包括：胎架顶升模组、胎架面板及控制器；

3、所述胎架顶升模组包括底座及设置于所述底座上的顶升柱；所述顶升柱与所述胎架面板连接；

4、所述控制器用于根据胎架成型参数对胎架顶升模组进行排列，并调整各胎架顶升模组的顶升柱高度，从而共同带动所述胎架面板发生形变形成目标形状；其中，所述胎架成型参数包括形成目标形状所需的胎架顶升模组的数量信息、各胎架顶升模组的位置信息及各胎架顶升模组的顶升柱的高度信息，所述目标形状为目标多曲面金属面板的形状。

5、按照本发明的第二方面，提供了一种可重构式智能胎架成形方法，应用于如第一方面所述的可重构式智能胎架系统的控制器，包括：

6、根据胎架成型参数对胎架顶升模组进行排列，并调整各胎架顶升模组的顶升柱高度，从而共同带动所述胎架面板发生形变形成目标形状；其中，所述胎架成型参数包括形成目标形状所需的胎架顶升模组的数量信息、各胎架顶升模组的位置信息及各胎架顶升模组的顶升柱的高度信息，所述目标形状为目标多曲面金属面板的形状。

7、按照本发明的第三方面，提供了一种模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法，包括：

8、s1，数字化建模：对待制造的幕墙复杂金属构件进行建模得到幕墙复杂金属构件信息模型；

9、s2，模型扩展工艺信息：向所述幕墙复杂金属构件信息模型添加或关联工艺信息；其中，所述工艺信息包括数控切割、曲面加工、胎架成型、布筋装配、抛光、组装与涂装的工艺参数；

10、s3，模型驱动数控切割：将所述数控切割工艺参数传输至数控切割设备，以使数控切割设备对待加工金属板材进行精准切割；

11、s4，模型驱动曲面加工：将所述曲面加工工艺参数传输至折弯机，以使折弯机将经步骤s3切割后的金属板材弯曲成符合设计要求的曲面形状，形成多曲面金属面板；

12、s5，模型驱动胎架成型：将所述胎架成型参数传输至如权利要求1-4任一项所述的可重构式智能胎架系统的控制器，以实现胎架成型；

13、s6，尺寸矫正：将经步骤s4加工后的多曲面金属面板放置到步骤s5得到的胎架上并进行固定，对所述多曲面金属面板形状、尺寸进行矫正；

14、s7，模型驱动布筋装配：将所述布筋装配工艺参数传输至焊接机器人，以使焊接机器人对经步骤s6矫正后的多曲面金属面板与加强筋、支撑结构与连接结构进行焊接；

15、s8，模型驱动抛光：根据所述抛光工艺参数对经步骤s7装配后的多曲面金属面板进行清洗、抛光并清理表面杂质；

16、s9，模型驱动组装：根据所述组装工艺参数对经步骤s8抛光后的多曲面金属面板进行组装得到幕墙复杂金属构件；

17、s10，模型驱动涂装：根据所述涂装工艺参数对步骤s9得到的幕墙复杂金属构件进行涂装处理。

18、按照本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括：计算机可读存储介质和处理器；

19、所述计算机可读存储介质用于存储可执行指令；

20、所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令，执行如第一方面所述的方法。

21、按照本发明的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如第一方面所述的方法。

22、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

23、1、本发明提供的可重构式智能胎架系统，将需要加工制造的幕墙复杂金属构件的各个多曲面金属面板作为目标形状，由控制器根据形成目标形状所需的用于支撑与固定各个多曲面金属面板的胎架系统的胎架顶升模组的数量、各胎架顶升模组的位置信息与顶升高度信息对胎架顶升模组进行排列组装，以及对各胎架顶升模组的顶升高度进行精确控制，形成与各个多曲面金属面板相贴合的多曲面，实现对多曲面金属面板支撑、固定需求的快速响应。

24、2、本发明可重构式智能胎架系统，考虑到可重构设计的优点，对于不同形式与尺寸的幕墙复杂金属构件的各个多曲面金属面板能够实现胎架顶升模组的快速装拆,灵活配置胎架顶升模组位置，高效动态地调整胎架姿态，实现胎架形态的自动化和智能化控制，能够反复利用，大大减小了因制造胎架所耗费的人力和时间，有效地提高幕墙复杂金属构件的加工效率。

25、3、本发明提供的方法，利用在计算机上的bim软件创建的需要加工制造的幕墙复杂金属构件信息模型，向幕墙复杂金属构件信息模型扩展幕墙复杂金属构件生产过程中的各道工序所必需的工艺信息，在此基础上，能够针对不同的加工工序信息需求，从模型中提取特定的设计信息与工艺信息，直接输出到对应的加工设备中，支撑加工工序的实施，实现模型驱动幕墙复杂金属构件加工制造，大大提高了各道加工工序的工作效率。

技术特征：

1.一种可重构式智能胎架系统，其特征在于，包括：胎架顶升模组、胎架面板及控制器；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述底座的各侧面均设置电控永磁铁装置，所述电控永磁铁装置的状态包括充磁状态和消磁状态，分别用于实现与相邻胎架顶升模组的底座的连接和分离。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述胎架顶升模组的驱动方式为液压驱动、气动或电动。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述胎架面板的底部设置插销孔，所述顶升柱的顶部设置与所述插销孔配合的插销。

5.一种可重构式智能胎架成形方法，应用于如权利要求1-4任一项所述的可重构式智能胎架系统的控制器，其特征在于，包括：

6.一种模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤s2中，通过bim建模软件向所述幕墙复杂金属构件信息模型添加工艺信息；

8.一种电子设备，其特征在于，包括：计算机可读存储介质和处理器；

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行如权利要求6-7任一项所述的方法。

技术总结本发明公开了一种可重构式智能胎架系统及模型驱动的幕墙复杂金属构件加工方法，属于建筑幕墙加工领域。本发明提供的系统可通过计算机集成控制且动态调整可重构式胎架系统，极大地提高幕墙复杂金属构件的加工制造效率，实现胎架形态的自动化和智能化控制。本发明提供的方法基于幕墙复杂金属构件信息模型提取设计信息与工艺信息，直接驱动各类加工设备的运行，此外，该方法基于模型驱动胎架成型，通过计算机集成控制且动态调整可重构式胎架系统，极大地提高幕墙复杂金属构件的加工制造效率，实现胎架形态的自动化和智能化控制。技术研发人员：陈珂,蒋伟光,刘乙宏,骆汉宾受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9