3D建模與3D打印技術(shù)在輸配電運(yùn)維中的應(yīng)用分析

胡 劍

國(guó)網(wǎng)四川省電力公司達(dá)州市新橋供電分公司 四川 達(dá)州 635711

3D建模與3D打印技術(shù)在輸配電運(yùn)維中的應(yīng)用分析

胡 劍

國(guó)網(wǎng)四川省電力公司達(dá)州市新橋供電分公司 四川 達(dá)州 635711

經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展使得電能的需求量越來(lái)越大，因此輸配電線路的通道也不斷的增加，在輸配電線路的運(yùn)維以及驗(yàn)收等過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些鋼管桿方面的問(wèn)題，比如扶手形式或者尺寸等不合適，爬梯設(shè)計(jì)不合理等，這些問(wèn)題都會(huì)影響輸配電運(yùn)維的效率和質(zhì)量。本文主要對(duì)3D建模與3D打印技術(shù)在輸配電運(yùn)維中的應(yīng)用進(jìn)行分析，進(jìn)而有效的解決這些問(wèn)題。

3D建模；3D打印；輸配電運(yùn)維；應(yīng)用

輸配電線路通道越來(lái)越緊張，在電力新建以及改造中對(duì)鋼管桿的應(yīng)用也越來(lái)越多，這是因?yàn)檫@些鋼管桿具有占地面積小費(fèi)用價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)。在線路驗(yàn)收以及運(yùn)維過(guò)程中運(yùn)維單位逐漸發(fā)現(xiàn)輸配電線路鋼管桿附件的問(wèn)題，比如鋼管桿橫擔(dān)的扶手設(shè)置的型式以及尺寸不規(guī)范或者相差比較多，或者橫擔(dān)上的抓手間距小，不利于抓握，因此作業(yè)人員在前進(jìn)的過(guò)程中只能采取爬著的方式，不僅影響線路運(yùn)維的效率，同時(shí)還會(huì)造成運(yùn)維人員的人身安全問(wèn)題。所以還需要有效的規(guī)范輸配電線路鋼管桿附件的設(shè)置，制定標(biāo)準(zhǔn)的鋼管桿附件。而標(biāo)準(zhǔn)的制定存在很大的難度，需要較長(zhǎng)的周期，為了提升鋼管桿附件設(shè)置的合理性以及效率，可以采用3D建模技術(shù)以及3D打印技術(shù)，使鋼管桿附件能夠具有真實(shí)模型，并生成實(shí)體的模型，進(jìn)而保證鋼管桿附件的合理性。

1 3D建模與3D打印技術(shù)的概述

（1）3D建模

3D建模簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)利用三維制作軟件通過(guò)對(duì)三維空間的虛擬構(gòu)建，形成具有三維數(shù)據(jù)的模型。3D建模主要分為NURBS以及多邊形網(wǎng)格。其中NURBS技術(shù)主要應(yīng)用在精細(xì)的、復(fù)雜的以及彈性的模型建立中，應(yīng)用在量化的生產(chǎn)過(guò)程中；而多邊形網(wǎng)格建模則是通過(guò)拉面的方式制作出適合一些復(fù)雜場(chǎng)景的動(dòng)畫(huà)以及效果圖的模型。兩種模型都有其各自的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中需要根據(jù)具體的需求來(lái)選擇合理的3D建模方式[1]。

（2）3D打印技術(shù)

3D打印技術(shù)是一種快速成型的技術(shù)，是基于數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)的，利用塑料、金屬等粉末狀的可粘合性的材料利用逐層打印的方式形成的一種立體型的構(gòu)造物體的技術(shù)。3D技術(shù)是在20世紀(jì)90年代中期被研發(fā)出來(lái)，在誕生后主要用在一些模具制造以及工業(yè)設(shè)計(jì)等制造領(lǐng)域中，隨著技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前3D打印技術(shù)已經(jīng)逐漸應(yīng)用到產(chǎn)品的直接生產(chǎn)中，特別是一些具有高價(jià)值的零部件。3D打印技術(shù)主要是利用數(shù)字技術(shù)材料的打印機(jī)進(jìn)行打印的，當(dāng)前這種打印機(jī)的產(chǎn)量在不斷的提升，同時(shí)價(jià)格在急速的降低，被應(yīng)用的范圍也更廣，包括工業(yè)設(shè)計(jì)、工程施工以及醫(yī)療產(chǎn)業(yè)等方面[2]。

2 3D建模與3D打印技術(shù)在輸配電運(yùn)維中的創(chuàng)新及作用

利用3D建模技術(shù)對(duì)輸配電桿塔建立3D模型，進(jìn)而使運(yùn)維人員能夠直觀的觀察到線路桿塔的真實(shí)情況，更有利于研究鋼管桿附件的設(shè)置，保證鋼管桿附件設(shè)計(jì)的合理性，同時(shí)在輸配電線路的路標(biāo)識(shí)安裝以及涂刷的過(guò)程中也更有利于對(duì)安裝和涂刷效果的展示，使設(shè)計(jì)更加合理；同時(shí)在輸配電線路教學(xué)的過(guò)程中，可以通過(guò)3D打印的模型進(jìn)行直接教學(xué)，有利于輸配線路運(yùn)維學(xué)員直觀的了解輸配電線路的知識(shí)，同時(shí)也有利于教師的講授，使教學(xué)效果明顯提升；此外在線路的檢修工作中，通過(guò)3D照桿塔模型的打印可以使輸配電線路運(yùn)維人員能夠更加明確工作中存在的危險(xiǎn)點(diǎn)，以及注意事項(xiàng)的交代；最后對(duì)于桿塔的局部改造以及附屬裝置的加裝來(lái)說(shuō)，可以進(jìn)行3D模型的設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)模型來(lái)對(duì)改造以及加裝后的安全距離等進(jìn)行改造和加裝，進(jìn)而使其能夠滿足安全距離的要求。此外，對(duì)于日常的工作設(shè)計(jì)中，安裝標(biāo)識(shí)牌等工器具的選擇也可以通過(guò)3D模型進(jìn)行模擬驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)于已經(jīng)完成設(shè)計(jì)的夾具以及工器具來(lái)說(shuō)，通過(guò)3D模型的建立后，還可以利用3D打印機(jī)進(jìn)行實(shí)體模型打印，從而更好的對(duì)工器具以及夾具等進(jìn)行實(shí)體驗(yàn)證，保證這些附件的合理性[3]。

3 3D建模以及3D打印技術(shù)的實(shí)施方案

首先，先準(zhǔn)備好桿塔，并選擇比較簡(jiǎn)單的桿塔作為模型的原型進(jìn)行建模，到檔案室查找桿塔的相關(guān)加工圖紙和資料，通過(guò)對(duì)這些圖紙和資料的熟讀，為3D建模奠定基礎(chǔ)；其次對(duì)3D建模軟件的安裝，主要應(yīng)用的3D建模軟件為AutoCAD以及其他的軟件，保證軟件版本的先進(jìn)性。再次根據(jù)桿塔的圖紙進(jìn)行3D模型的建立，通過(guò)對(duì)桿塔附件的詳細(xì)構(gòu)圖的分析和研究，利用AutoCAD或者其他的軟件建立桿塔附件的3D模型，通過(guò)模型空間來(lái)進(jìn)行桿塔部件的組裝，進(jìn)而形成一個(gè)完善的3D桿塔模型；最后，采用3D打印技術(shù)將模型打印出來(lái)。在3D模型建立完成后，還需要根據(jù)桿塔的局部或者部分部件利用AutoCAD軟件或者其他軟件的輸出功能，生成“.stl”形式的文件。同時(shí)將這個(gè)文件提交給3D打印相關(guān)企業(yè)或者部門(mén)，然后打印成3D實(shí)體模型[4]。

4 3D建模以及3D打印技術(shù)在輸配電運(yùn)維中的發(fā)展前景

當(dāng)前桌面級(jí)的3D打印機(jī)價(jià)格一般在四千元到八千元之間，價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低廉，很多企業(yè)和個(gè)人都可以接受。同時(shí)3D打印的要求不高，一般的軟件都可以生成3D打印的格式，比如AutoCAD軟件就可以通過(guò)模型的建立實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的輸入，進(jìn)而供3D打印機(jī)進(jìn)行打印。在輸配電線路的運(yùn)維過(guò)程以及QC小組的活動(dòng)中，可以通過(guò)3D建模技術(shù)進(jìn)行桿塔工器具的數(shù)字模型設(shè)計(jì)，進(jìn)而更方便對(duì)3D實(shí)體模型的打印，有利于對(duì)桿塔附件試驗(yàn)驗(yàn)證[5]。3D建模以及3D打印技術(shù)不僅可以用于輸配電線路的運(yùn)維方面，同時(shí)還可以應(yīng)用在變電、配電等電力相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)3D建模以及3D打印技術(shù)的教學(xué)，使學(xué)生更加直觀的了解到關(guān)于變電、配電等方面的知識(shí)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行教學(xué)培訓(xùn)、工器具設(shè)計(jì)以及檢修改造方案的制定等，從而使教學(xué)更加直觀立體。通過(guò)3D建模以及3D打印技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，不僅改善了傳統(tǒng)課堂的枯燥性，同時(shí)也能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生更深入的了解相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，這對(duì)電力相關(guān)人才的培養(yǎng)具有非常重要的意義。

5 結(jié)語(yǔ)

3D建模以及3D打印技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)以及打印技術(shù)發(fā)展和創(chuàng)新的產(chǎn)物，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣泛。電力企業(yè)隨著科技的發(fā)展，電網(wǎng)鋪設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，同時(shí)凸顯出來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多，其中比較受到關(guān)注的為桿塔附件的設(shè)計(jì)問(wèn)題，由于塔桿附件的設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致輸配電線路的運(yùn)維工作效率降低，同時(shí)也會(huì)對(duì)運(yùn)維人員的人身安全造成威脅。通過(guò)3D建模以及3D打印技術(shù)的應(yīng)用使得塔桿附件的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用中能夠先進(jìn)行3D建模處理，通過(guò)建模的分析和研究，保證附件的合理性。同時(shí)還可以應(yīng)用在教學(xué)過(guò)程中，保證教學(xué)的直觀性和形象性，進(jìn)而為電力運(yùn)維管理人才的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

[1]鄭濤,張西童.關(guān)于加強(qiáng)輸配電線路運(yùn)維管理的分析[J].大科技，2014(28).

[2]鄭永勝.淺析基層供電企業(yè)輸配電線路運(yùn)維管理[J].工程技術(shù):全文版:00091-00091.

[2]宋學(xué)軍.電力輸配電線路的運(yùn)維故障排除探討[J].工程技術(shù):引文版，2016(27):00283-00283.

[4]陳海涼.0.4kV輸配電線路的運(yùn)維與故障排除技術(shù)分析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)旬刊，2016,35(2):88-88.

[5]趙明江,安光輝,羅剛,等.配電自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)維管理現(xiàn)狀及改進(jìn)措施[J].城市建設(shè)理論研究:電子版，2016(11).

[6]柴清,何輝,龔成瑩.基于Web3D的IT運(yùn)維三維仿真監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2013(5):143-144.

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