李園奇 柳光利

【摘要】應(yīng)用solidworks仿真動(dòng)畫(huà)功能，模擬塔式起重機(jī)的安裝施工過(guò)程，以形象生動(dòng)的三維動(dòng)畫(huà)作為技術(shù)素材，解決傳統(tǒng)施工作業(yè)前期安全與技術(shù)交底理論與實(shí)際脫離，“說(shuō)是一套，做又是一套”的難題。有效提高作業(yè)人員的技術(shù)和安全素質(zhì)，為施工作業(yè)的順利進(jìn)行提供有力支撐。

【關(guān)鍵詞】solidworks：； 仿真動(dòng)畫(huà)； 塔式起重機(jī)； 施工； 技術(shù)交底

1、現(xiàn)狀分析

近幾年，塔式起重機(jī)在建筑施工領(lǐng)域所扮演的角色越來(lái)越重要，專(zhuān)門(mén)從事塔式起重機(jī)安裝、頂升、維護(hù)、拆除的從業(yè)人員越來(lái)越多，在造就了空前繁榮的就業(yè)形勢(shì)下，大量沒(méi)有經(jīng)過(guò)系統(tǒng)培訓(xùn)的人員涌入了這一行業(yè)員直接參與一線施工，造成了塔機(jī)安裝施工事故率一直居高不下。

那么企業(yè)為什么不在施工之前對(duì)員工進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)呢？原因是條件先天不足，短時(shí)間內(nèi)效果不明顯，幾十噸重的塔吊不可能放在課堂上花上幾個(gè)月的時(shí)間裝了拆、拆了裝給員工進(jìn)行講解演示的。企業(yè)是逐利的，現(xiàn)在一線施工人員大量缺口，企業(yè)不會(huì)把大量時(shí)間和金錢(qián)花在員工的培訓(xùn)上的，一般都是對(duì)施工人員進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)和安全培訓(xùn)，然后指派一位老師傅帶著干活，在施工中邊干邊學(xué)。正是由于這種猴急上馬的現(xiàn)狀造成了安全事故頻發(fā)，使得塔式起重機(jī)安裝施工成為了一個(gè)高危行業(yè)。

因此，作者以這一現(xiàn)狀作為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)——solidworks三維軟件仿真動(dòng)畫(huà)功能來(lái)解決這一突出問(wèn)題，并取得了良好的效果。

2、實(shí)施過(guò)程

1）數(shù)據(jù)采集

作者以長(zhǎng)沙中聯(lián)重科有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TC5613a型塔式起重機(jī)作為研究對(duì)象，該塔機(jī)在建筑施工領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，作為技術(shù)素材比較典型。此塔機(jī)主要參數(shù)為：最大工作幅度56m，獨(dú)立式最大起升高度46m，附著式最大起升高度180m，最大載重量8噸。

數(shù)據(jù)采集對(duì)象包括：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、起重臂、平衡臂、頂升套架、頂升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、塔帽等。參數(shù)主要是各結(jié)構(gòu)部分的形狀、尺寸及配合方式，還包括各運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)形式以及安全限制裝置的工作方式等。

2）三維建模

根據(jù)實(shí)物測(cè)繪采集來(lái)的數(shù)據(jù)，利用solidworks三維軟件創(chuàng)建三維模型。塔機(jī)各主要結(jié)構(gòu)件三維模型見(jiàn)圖1-1

a、塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié) b、回轉(zhuǎn)總成 c、塔帽

d、平衡臂 e、起重臂組成單元

圖1 TC5613a型塔式起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)件三維模型

3）虛擬裝配

在solidworks虛擬環(huán)境下完成TC5613a型塔式起重機(jī)的整體虛擬裝配。

圖2 塔機(jī)總體裝配效果圖

4）虛擬仿真動(dòng)畫(huà)制作

利用solidworks Animator動(dòng)畫(huà)模塊，制作結(jié)構(gòu)件安裝動(dòng)畫(huà)、關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)以及場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)。并錄制分鏡頭動(dòng)畫(huà)。

圖3 solidworks Animator制作分鏡頭動(dòng)畫(huà)

5）后期編輯

將錄制好的分鏡頭動(dòng)畫(huà)進(jìn)行剪輯與處理，然后按照實(shí)際施工順序依次將分鏡頭動(dòng)畫(huà)導(dǎo)入到Camtasia.Studio軟件中進(jìn)行后期編輯，添加字幕和文字說(shuō)明，導(dǎo)入解說(shuō)配音文件以及技術(shù)圖片，最后生成avi格式的視頻文件。后期處理見(jiàn)圖6

圖4 在Camtasia.Studio軟件中進(jìn)行后期視頻編輯

3、實(shí)際應(yīng)用

通過(guò)團(tuán)隊(duì)近三個(gè)月的努力，《TC5613a型塔式起重機(jī)安裝三維動(dòng)畫(huà)》于2012年1月份正式出爐。該視頻的推出革新了以往純文字配簡(jiǎn)單二維圖的單調(diào)培訓(xùn)模式，首次以三維動(dòng)態(tài)演示的方式將塔式起重機(jī)從構(gòu)件到整機(jī)的全技術(shù)安裝流程一一以實(shí)景的方式展現(xiàn)，給培訓(xùn)人員以視覺(jué)加技術(shù)的完美視覺(jué)沖擊。不僅形象直觀，更重要的是講解人員能夠就核心技術(shù)問(wèn)題和容易出安全事故的技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)三維模型的拆解與安裝進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的講解，從而避免了以前施工人員在傳統(tǒng)培訓(xùn)時(shí)無(wú)法理解，只有面對(duì)實(shí)物或施工時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題后才能理解其要害的難題。

經(jīng)過(guò)兩年的推廣及應(yīng)用，經(jīng)過(guò)我們的調(diào)查走訪，以及數(shù)據(jù)分析，我們欣喜地發(fā)現(xiàn)采用仿真動(dòng)畫(huà)的形式在施工前期安全技術(shù)交底培訓(xùn)中對(duì)施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，施工人員的年終技術(shù)考核合格率有了大幅度提高，而塔式起重機(jī)在安裝施工過(guò)程中的事故率也大大降低。見(jiàn)圖7

圖5 山東電力建設(shè)第三工程公司塔機(jī)安裝事故率統(tǒng)計(jì)圖表

4、結(jié)論

通過(guò)數(shù)據(jù)分析和實(shí)施效果來(lái)看，solidworks仿真動(dòng)畫(huà)技術(shù)在塔式起重機(jī)安裝施工安全技術(shù)交底過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用，對(duì)于提高施工人員的技能素質(zhì)和安全意識(shí)、降低事故率起到了明顯的促進(jìn)作用。說(shuō)明了該技術(shù)是一項(xiàng)值得在建筑安全施工領(lǐng)域內(nèi)大力推廣的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃陽(yáng)，楊行超，肖啟敏；基于Solid Works的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真及其動(dòng)畫(huà)制作技術(shù)研究[J]；煤礦機(jī)械；2004年11期

[2]劉榮；塔式起重機(jī)安全事故及隱患分析和預(yù)防；科技與企業(yè)；2013年05期

[3]美國(guó)DS，SolidWorks公司.SolidWorks 零件與裝配體教程（2014版）.機(jī)械工業(yè)出版社，2014