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对在铁塔制造企业中三维CAD放样技术的应用分析
【摘要】放样作为铁塔生产过程中的一道重要工序，传统的手工放样和二维放样软件是难以确保的技术资料的准确性，本文从空间三维CAD的角度，介绍了一种新型的放样软件系统在铁塔加工企业中的应用。
【关键词】三维；CAD；放样。
在铁塔生产加工流程中，放样作为一道重要工序，对铁塔产品的质量和交货周期有着巨大的影响。并且现时我们所面对的市场往往是塔型多、同塔型基数少、交货周期短，这无疑对我们的技术准备提出了更高的要求。虽然中国国内有的铁塔厂现在也应用计算机进行放样计算，但它本身是基于平面二维，无法检验校核空间的碰撞等问题，因此，其放样结果依然必须经过试塔工序检验，并且不能保证其资料的准确性。随着CAD技术的发展，计算机已能处理非常复杂的空间三维结构，那么，是否能将三维CAD技术应用于铁塔制造行业的放样中来呢，通过计算机真实地模拟铁塔构件在三维空间的位置，所见即所得，并且能自动处理切角、切肢及开合角等铁塔特有的工艺问题？回答是肯定的，现在有一TMA（铁塔制造助手）软件系统，它即能很好地完成铁塔三维放样，同时保证技术资料的高度准确性。
一、TMA软件简介及特点
TMA（Tower Manufactory Assistant）软件系统是国内首家基于自主平台的三维实体铁塔放样软件。本软件可用于电力行业角钢结构输变电铁塔及邮电微波通信塔，从转换设计到制造的全过程中，实现转换设计/制造一体化与自动化。它以面向对象的设计（OOD）为基础，采用了Microsoft的COM组件技术和SGI公司的OpenGL核心进行图形处理，最后又采用有着广泛用户群的AutoCAD为工程图纸输出平台，最终将二维平面设计、三维单线图形及实体图处理无缝连接在一起，为企业打造了一个国际领先级的铁塔设计软件。该软件技术起点高，在设计开发时，自始至终，贯穿了当今最先进的CIMS制造理念，采用面向对象的设计（OOD）和组件（COM）技术，将CAD行业内的线框模型与边界表示模型融为一体，实现了二维平面出图与三维实体设计的一体化。它具有以下特点：
1、TMA软件的集成性。TMA系统弥补了同类软件功能单一的空白，将绘制结构图和构件图（放样）融为一体，结构图和构件图可以一起生成。这样，使用该软件铁塔生产厂家既可以达到蓝图放样、指导加工生产的目的， 又可以绘制结构图直接承揽工程。
2、纠错、校验功能。铁塔制造企业现有的好多蓝图的数据本身可能会存在一些问题（大多是因为现有的绘图软件是二维平台，并不能解决三维的实际问题），放样人员往往因为这些有争议的数据无从下手，延误了生产的进度,增加了制造成本。TMA软件基于整体三维实体建模技术，所有构件完全按照等比缩放置于三维空间当中。所以，在放样过程中，TMA自动进行了数据校验，很快便能直观地得到正确的结果。用户可以利用TMA的实体建模功能，在铁塔设计放样阶段及早发现问题，以免到最后试组装时被迫返工。
3、TMA软件可套改、易存档。电力、邮电通讯行业有好多标准的定型铁塔，有很多情况是只须稍微修改一下开口、横担、构件规格等便可以得到我们需要的铁塔。TMA可以对现有的设计结果任意改动，完全实现套改。利用TMA设计的铁塔，用户可以只保存TMA文件，无需保留其生成的DWG文件。因为TMA生成DWG文件仅仅需要几分钟的时间，且TMA文件比DWG文件有着更强大的套改功能，具有更好的保存价值。
TMA功能简介：
使用TMA系统将设计院蓝图转换为适合企业生产所需的构件图，需按以下步骤进行：
连接设计
绘图前准备
绘制工程图
输入单线模型
首先，输入单线模型；
其次，连接设计；
再次，绘图前准备；
最后，绘制工程图。
TMA软件系统可完成以下功能：单线模型输入；整塔仿真；三维实体碰撞自动检测；构件连接设计；自动计算角钢摆放方向、位置、切角切肢及开合角；绘制工程图，整塔、分段材料汇总；生成车间所需加工工艺卡片及构件图; 导出数控机床所需数据。
二、铁塔设计软件的发展历程
放样手段由最初的手工放大样到目前的计算机放样，这本身是一种飞跃。计算机放样软件按运行及开发环境的不同可分为以下几代：
第一代：基于DOS设计模式，且只能处理二维坐标。数据输入几乎完全依靠文本数据文件导入。显示界面也是基于DOS操作系统而设计，可直接输出DXF文件供AutoCAD进行调用并出图。
第二代：基于DOS设计模式，但能处理三维坐标。数据输入仍主要依靠文本数据文件导入。显示界面也是基于DOS操作系统而设计，其余特性基本与第一代产品相同。
第三代：基于Windows设计模式，能处理三维坐标，数据输入依靠交互手段，但所有的输入、设计及输出工作完全依赖在AutoCAD下进行二次开发完成。
第四代：基于Windows模式，能处理三维坐标，基于B-rep模型对整塔进行建模，且可显示构件的三维实体图，数据输入仍主要依赖交互手段输入，但也可以建立在已有塔型基础之上，利用B-rep模型进行参数化设计。除输出工程图纸工作需AutoCAD运行环境外，其余工作完全在自主平台下完成。（TMA软件系统即属于此类）
目前在中国国内应用的铁塔放样软件，它们大都是基于第2-3代的基于平面的二维计算软件，放样时间依然较长，并且由于计算人员对图纸理解的差异，不能保证计算结果的准确性，因此依然免不了试塔这道工序，造成从技术准备到产成品之间的周期较长。TMA软件同这些铁塔放样程序相比，在体系结构、稳定性、可维护性、可扩充性、智能化及自动化计算方面都有质的飞跃，在操作方式、交互方式、用户界面上有明显改善，并朝着软件傻瓜化方向迈出了坚实的一步，同时系统功能也更加完善。可见，随着计算机技术的发展，用计算机来完成放样工作已不仅仅要求它完成计算功能，还要求它能在线仿真，通过计算机来完成整塔的构造，并能进行图形校核，再进一步取消铁塔制造企业的试塔组装检验工序。那么，应用空间三维放样技术就在所难免了。
三、投资收益分析
TMA系统能保证我们最后所需的构件图的准确性，特别是条件成熟后能取消试塔这道既费时又费力的工序，因此能大大缩短加工周期，降低大量的人工工时。我们在生产过程中只需加强对工件的检验，实行全检，保证其符合构件图即可。按照我们现在的生产模式，单是每个塔型加工及试塔过程中出现的损失就非常之大，可以说，如果TMA能在厂内成功应用，在极短的时间内就可收回成本，大大减少不必要的损失。
从节省工期上看，应用TMA系统的效果是非常
【关键词】三维；CAD；放样。
在铁塔生产加工流程中，放样作为一道重要工序，对铁塔产品的质量和交货周期有着巨大的影响。并且现时我们所面对的市场往往是塔型多、同塔型基数少、交货周期短，这无疑对我们的技术准备提出了更高的要求。虽然中国国内有的铁塔厂现在也应用计算机进行放样计算，但它本身是基于平面二维，无法检验校核空间的碰撞等问题，因此，其放样结果依然必须经过试塔工序检验，并且不能保证其资料的准确性。随着CAD技术的发展，计算机已能处理非常复杂的空间三维结构，那么，是否能将三维CAD技术应用于铁塔制造行业的放样中来呢，通过计算机真实地模拟铁塔构件在三维空间的位置，所见即所得，并且能自动处理切角、切肢及开合角等铁塔特有的工艺问题？回答是肯定的，现在有一TMA（铁塔制造助手）软件系统，它即能很好地完成铁塔三维放样，同时保证技术资料的高度准确性。
一、TMA软件简介及特点
TMA（Tower Manufactory Assistant）软件系统是国内首家基于自主平台的三维实体铁塔放样软件。本软件可用于电力行业角钢结构输变电铁塔及邮电微波通信塔，从转换设计到制造的全过程中，实现转换设计/制造一体化与自动化。它以面向对象的设计（OOD）为基础，采用了Microsoft的COM组件技术和SGI公司的OpenGL核心进行图形处理，最后又采用有着广泛用户群的AutoCAD为工程图纸输出平台，最终将二维平面设计、三维单线图形及实体图处理无缝连接在一起，为企业打造了一个国际领先级的铁塔设计软件。该软件技术起点高，在设计开发时，自始至终，贯穿了当今最先进的CIMS制造理念，采用面向对象的设计（OOD）和组件（COM）技术，将CAD行业内的线框模型与边界表示模型融为一体，实现了二维平面出图与三维实体设计的一体化。它具有以下特点：
1、TMA软件的集成性。TMA系统弥补了同类软件功能单一的空白，将绘制结构图和构件图（放样）融为一体，结构图和构件图可以一起生成。这样，使用该软件铁塔生产厂家既可以达到蓝图放样、指导加工生产的目的， 又可以绘制结构图直接承揽工程。
2、纠错、校验功能。铁塔制造企业现有的好多蓝图的数据本身可能会存在一些问题（大多是因为现有的绘图软件是二维平台，并不能解决三维的实际问题），放样人员往往因为这些有争议的数据无从下手，延误了生产的进度,增加了制造成本。TMA软件基于整体三维实体建模技术，所有构件完全按照等比缩放置于三维空间当中。所以，在放样过程中，TMA自动进行了数据校验，很快便能直观地得到正确的结果。用户可以利用TMA的实体建模功能，在铁塔设计放样阶段及早发现问题，以免到最后试组装时被迫返工。
3、TMA软件可套改、易存档。电力、邮电通讯行业有好多标准的定型铁塔，有很多情况是只须稍微修改一下开口、横担、构件规格等便可以得到我们需要的铁塔。TMA可以对现有的设计结果任意改动，完全实现套改。利用TMA设计的铁塔，用户可以只保存TMA文件，无需保留其生成的DWG文件。因为TMA生成DWG文件仅仅需要几分钟的时间，且TMA文件比DWG文件有着更强大的套改功能，具有更好的保存价值。
TMA功能简介：
使用TMA系统将设计院蓝图转换为适合企业生产所需的构件图，需按以下步骤进行：
连接设计
绘图前准备
绘制工程图
输入单线模型
首先，输入单线模型；
其次，连接设计；
再次，绘图前准备；
最后，绘制工程图。
TMA软件系统可完成以下功能：单线模型输入；整塔仿真；三维实体碰撞自动检测；构件连接设计；自动计算角钢摆放方向、位置、切角切肢及开合角；绘制工程图，整塔、分段材料汇总；生成车间所需加工工艺卡片及构件图; 导出数控机床所需数据。
二、铁塔设计软件的发展历程
放样手段由最初的手工放大样到目前的计算机放样，这本身是一种飞跃。计算机放样软件按运行及开发环境的不同可分为以下几代：
第一代：基于DOS设计模式，且只能处理二维坐标。数据输入几乎完全依靠文本数据文件导入。显示界面也是基于DOS操作系统而设计，可直接输出DXF文件供AutoCAD进行调用并出图。
第二代：基于DOS设计模式，但能处理三维坐标。数据输入仍主要依靠文本数据文件导入。显示界面也是基于DOS操作系统而设计，其余特性基本与第一代产品相同。
第三代：基于Windows设计模式，能处理三维坐标，数据输入依靠交互手段，但所有的输入、设计及输出工作完全依赖在AutoCAD下进行二次开发完成。
第四代：基于Windows模式，能处理三维坐标，基于B-rep模型对整塔进行建模，且可显示构件的三维实体图，数据输入仍主要依赖交互手段输入，但也可以建立在已有塔型基础之上，利用B-rep模型进行参数化设计。除输出工程图纸工作需AutoCAD运行环境外，其余工作完全在自主平台下完成。（TMA软件系统即属于此类）
目前在中国国内应用的铁塔放样软件，它们大都是基于第2-3代的基于平面的二维计算软件，放样时间依然较长，并且由于计算人员对图纸理解的差异，不能保证计算结果的准确性，因此依然免不了试塔这道工序，造成从技术准备到产成品之间的周期较长。TMA软件同这些铁塔放样程序相比，在体系结构、稳定性、可维护性、可扩充性、智能化及自动化计算方面都有质的飞跃，在操作方式、交互方式、用户界面上有明显改善，并朝着软件傻瓜化方向迈出了坚实的一步，同时系统功能也更加完善。可见，随着计算机技术的发展，用计算机来完成放样工作已不仅仅要求它完成计算功能，还要求它能在线仿真，通过计算机来完成整塔的构造，并能进行图形校核，再进一步取消铁塔制造企业的试塔组装检验工序。那么，应用空间三维放样技术就在所难免了。
三、投资收益分析
TMA系统能保证我们最后所需的构件图的准确性，特别是条件成熟后能取消试塔这道既费时又费力的工序，因此能大大缩短加工周期，降低大量的人工工时。我们在生产过程中只需加强对工件的检验，实行全检，保证其符合构件图即可。按照我们现在的生产模式，单是每个塔型加工及试塔过程中出现的损失就非常之大，可以说，如果TMA能在厂内成功应用，在极短的时间内就可收回成本，大大减少不必要的损失。
从节省工期上看，应用TMA系统的效果是非常
