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    1. 建筑動畫

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      奧運.世博場館動畫團隊

      18年三維動畫制作經驗

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      隧道工程中的三維動畫制作

      文章出處:責任編輯::人氣:-發表時間:2019-06-06 15:04:30【
      一:前言
      借助日益先進技術目前已能夠在個人計算機(PC機)平臺上用CAD進行工程設計。通過將CAD制作目標與隨時間變化的外部數據庫的連接面形咸三維動面。其敷據庫包括設計程序,獲取連續圖形甚至包括內部成本控制系統。CAD與PC機的結合為規劃者、設計者、施工者提供了對設計進行可視化分析的手段,即,通過計算機用三維動西觀看設計或程序變更帶來的影響。三維動面的優點在于幫助設計者審查和評估設計的功能,協助管理者進行施工可行性研究并可省去造價高的模型,同時可在初步設計階段為施工規劃者提供可行的設計模型。本文將敘述三維動西模型在現場作業的應用范圍及達到高清晰視圖所需的分辨率,以及在施工前用施工動畫模型對隧道工程可視化模擬的幾點益處,并以實例說明施工動畫對于隧道工程的種種優越性。
       
      二:施工動畫的應用范圍
      通過可視化分析或“直觀觀看”計劃的施工過程可進--步改進用傳統的二維圖形完成的工作、這些工作包括工程施工央策、工程項目計劃、施工可行性審查。提升系統和模板設計。鋼筋細部設計,各種鋼結構件的設計及交通運輸管制。此外,凈空設計。容許公差,包括軌道、進出口交通通道等的設備布置,也出自二維的合同設計圖紙。最后,勘測人員和工程師對所有這些圖紙進行修改而產生施工圖。規劃設計圖和施工圖通??勺鳛榧屹r的依據并由公可留檔。施工動畫在隧道工程中的輔助應用是二維或二維擴展所不能達到的。這些輔助應用范國包括項目計劃的臨界狀態。設備布置通鳳測量。在三維模型中將目標突出作為每個臨界浮動值。于是,管理者可通過計算機屏幕現察與時間有關的工程臨界值,從面獲得向題區域的直觀總體圖。與施工動畫模型結合的另-一個用途是提供數據以便根據計劃的和實際的工程需求進行糊覽。設備布豎是施工動畫的另一個應用范圍。用=維動畫模型能夠將諸如起重設備或模板的最小移動值在視田上放到最大。
       
      通風或瓦斯濃度數據隨時間的變化還可作為施工動畫的視圖數據。此處。通過屏幕顯示有多個橫通道。豎井以及洞口的工程的氣流和/或瓦斯濃度可充分了解通風、瓦斯富集以及逸散率方面的問題。雖然三維勸畫在隧道工程界大有前途,但它也并非是取得成功的靈丹妙藥。在施工動畫制作中要取得成功必須跨越關鍵障礙:并從功能上選定合適的詳細視圖。


       
      三:合適的詳細視圖
      首先,從最佳應用角度出發。三維動斷用戶必須考慮的問愿是怎樣的詳細視圖或分辨率是適當的??屏_拉多大學的研究成果為探討適當的分辨率確定了四個臨界變量。這些變量包括時間增量、用戶視點、施工作業細分度及模型分解率。時間增量是動畫產生的頻率。例如,如果時間增量是一周,那么通過-個作業班次進行設置的模擬項目不會產生動畫。相反,如果時間增最為一天,而施工作業持續一周,又浪費了模擬時間。用戶銳點是用戶根據三維模型觀察動畫的空間位置。當用戶視點處在模擬體內部。距需模擬的小項目有相當大的距離時,將無法找到合適的視點位置對這些小項目進行動畫模擬。
       
      施工作業細分度則提出了作業模型數量與被模擬目標數量之比的平衡問題。模擬成千上萬個目標僅用幾個作業模型,則無法在一定視點下進行動態模擬。作業模型數與被模擬目標數之比為1: 1是理想的。但不一定總能達到這樣的比例。一些作業項可能多于一個目標面一個目標可能多于一個作業數量。模型分辨率是施工動畫模型中的詳細度。目標本身有固有的詳細度。這是指模型建立時設置的模型總量以及CAD軟件包如何將這些模型單元組會起來。例如,斷面常用三個平面模損而不是需要包括冀緣和腹板厚度的12個平面模擬。
      研究結果表明模擬的時間增最以及模型中的用戶視點兩者都能容易地調節到使特定用戶的視圖達到最大。
       
      解決施工作業細分度以及模型分辨率的矛盾是成功使用施工動畫的關鍵。一般地說,有效的動態模型所需要的詳細度與給定的工程圖詳細度有所不同,而且這個詳細度可能有別于作業分類詳細度。因此實現施工動畫制作的縮排工作就必領在工程設計的初期考慮分辨率的問題。三動畫模型建立者必須與工程規劃者商最,以減少對分辨率認識的不一致性。
       
      四:工程實例研究
       
      作為實例的工程是達拉斯地區高連運輸公司的NC-1B合同(地方地下輕軌鐵路系統)。工程總承包是伊利諾州姆庫克市的S。A。海里公司。海里公司曾成功地運用三維圖形解決工程中灑到的很多復雜的設計圖,主要是凈空設計模板設計。提升系統及工程人員與管理人員之間的通訊聯絡等問題。工程的許多區域不值得花時間和精力去制作計算機圖形,但在一些困難
      的地形區段用三維圖形能有效地去處理。值得制作三維圖形的一個特殊區域是所示的威利斯通風結構和轄助緊急出口。
       
      通過模擬隧道出人口通道??刂剖?,通風洞以及豎井連接處的開挖順序而開發出一種簡單的模型。該三維模型參考了所有的相關圖,如錨桿設置、仰拱和混凝土村砌以及相關設備。因此該模型以原來認可的施工作業計劃進行動畫模擬。由于所有這些合同設計圖的集成是在一個時間基礎上完成的,因此對控制者來說容易識別兩個相關的問題。原有施工作業計劃要求全斷面據進通過通風洞室,這使得巷道掘進機以不利的高度去挖掘垂直豎井與橫透道的最初連接部位。其高度問題是由于缺乏臺階從而無法進行開挖。同時確認的是,用于安裝隧道頂部鉆孔應變計的設備與同樣的高度要求之間的矛盾,應變計的鉆孔和安裝所需要的設備不能到達洞室的撰頂。因而掘進過程稍有延誤,出碴作業臨時停下來以提供一個臺階恢復設備的安裝。這也是工程在鄰近據進時變更方案的結果。采用施工動畫將減輕諸如在施工進行前幾分鐘進行設計變更而引發的-。些問題。所示為在開挖和設備安裝之后最初模擬的-個模擬圖。所示為上導坑開挖設備安裝以及連接部開挖完成后的模擬圖。
       
      雖然此處判別的問題簡單,易于在辦公室內解決。但返工增加了無效工時,增加了發生事故的可能性。這些情況使工程預算明顯增加。當設備布置有所改變時,可視化的利用將為協商價格的變化有所幫助。
       
      五:結論
      本文提議通過解決模型建立的關鍵問題能有效地在工程環境中實現施工動畫。
       
      本文討論說明了在透視圖中應考慮什么樣的作業,而那些不是以四維方式固有存在的作業將不可能從模擬中得到多少好處。文中簡單的工程實例研究證明了無論模型多么簡單都將對真實的情況有利。雖然從模擬中所得到個別收獲有限,但是這種收獲的簡單化和積累的作用是巨大的。此外,這些動畫模報對改進工程質量和安全有所幫助。安全性一直是隧道工程中首要考慮的問題。施工動畫的諸種模型能夠減少意外災害及民事侵權行為的發生。像ISO9000這些新的質量體系的應用實際上需要在施工開始之前對結構進行模報,由于實體模型不能實現,因此將在計算機上實現隧道模擬。
       
      最后,軟件業已發展到- - 定的適用水平,但這在不久前甚至是看不到的。施工動畫系統能夠與已有的共同結構體結合起來而不需要對已有系統作出任何改變。的確,對隧道承包商而盲,有效使用電子系統來充分模擬每一個工程可以說是萬事供備了。
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