به طور کلی، یاتاقان‌های مهر و موم شده در شرایطی استفاده می‌شوند که روغن‌کاری مجدد مکرر غیرعملی است، یا آلودگی گرد و غبار/ کثیفی یکی از نکات اصلی است..

یاتاقان های مهر و موم شده در مقابل یاتاقان های باز: چه زمانی از بلبرینگ های مهر و موم شده استفاده کنیم

مزیت اصلی طرح های بلبرینگ باز هزینه و سهولت دسترسی برای نگهداری است.

اگر تعمیر و نگهداری مکرر برنامه ریزی شده باشد، هزینه های اضافی یک طرح مهر و موم شده ممکن است ارزشمند نباشد.

با این حال، در محیط‌های دیگر، مانند محیط‌های پر از ذرات معلق ناشی از عملیات تولید، استفاده از آب‌بند (یا بلبرینگ‌های خود روان‌شونده) ممکن است یک ضرورت مجازی باشد.

بلبرینگ های مهر و موم شده فلزی

یاتاقان‌های مهر و موم شده فلزی معمولاً ارزان‌ترین گزینه‌های بلبرینگ مهر و موم شده هستند، اما دسترسی به آنها برای نگهداری سخت‌تر است.

بلبرینگ های مهر و موم شده لاستیکی

یاتاقان های مهر و موم شده لاستیکی معمولاً گرانتر از آب بندی فلزی هستند اما می توان آنها را برای روغن کاری مجدد راحت تر باز کرد. با این حال، آنها نمی توانند در دماهای بالا کار کنند.

بلبرینگ پلیمری مهر و موم شده

مانند خود یاتاقان ها، پلیمرهای پلاستیکی (به ویژه PTFE) مرزهای جدیدی را برای مهر و موم هایی با ویژگی های عملکرد برتر باز می کنند.

به عنوان مثال، درزگیرهای پلیمری می توانند در برابر گرمای بیشتری نسبت به درزگیرهای لاستیکی مقاومت کنند و در عین حال مقاومت در برابر خوردگی و شیمیایی بهتری نسبت به مهر و موم های فلزی ارائه می دهند (این در هر کاربردی که در آن مواد شیمیایی تمیزکننده خشن خطر آسیب رساندن به کیفیت آب بند، تأثیر بر عملکرد و عملکرد آن مهم است، مهم است. طول عمر).

چرا بلبرینگ ها خراب می شوند؟

برای درک واقعی انتخاب بلبرینگ، مهم است که ابتدا درک کنیم که چگونه آنها می توانند شکست بخورند. در حالی که عملکرد زیربنایی همیشه مشابه است، انواع مختلف یاتاقان ها تکثیر می شوند زیرا کاربردهای مختلف و محیط های عملیاتی استرس های بسیار متفاوتی را بر یاتاقان ها وارد می کنند.

یاتاقان ها به دلیل آسیب ناشی از مشکلات رایج مانند روغن کاری ناکافی، آلودگی ذرات یا خورنده، اضافه بار و نصب نامناسب، زودتر از موعد از کار می افتند. دلایل دقیق این مسائل بسته به مواد مورد استفاده و محیط عملیاتی می تواند بسیار متفاوت باشد.

در همین حال، پیامدهای عملیاتی و هزینه‌ای ناشی از خرابی/نگه‌داری/تعویض یاتاقان‌ها می‌تواند بین برنامه‌های کاربردی بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، برای یک قطعه از تجهیزات تولیدی که باید روزانه برای بازرسی متوقف شود، روغن کاری مکرر یا تعویض گاه به گاه بلبرینگ ممکن است مشکلی نباشد. در این شرایط، هزینه اضافی راه حل های پیشرفته تر ممکن است مزایای کمی داشته باشد. اما برای کاربردهای دیگر (مانند یاتاقان برای ماهواره ها) ممکن است نیاز به موفقیت در شرایطی باشد که هرگز حفظ نشوند.

در زیر با جزئیات بیشتری به عوامل کلیدی که می‌توانند باعث خرابی یاتاقان شوند، می‌پردازیم.

عوامل اصلی خرابی بلبرینگ:

مواد خارجی: ذرات خارجی از جمله خاک، شن، پرز، گرد و غبار و براده های فلزی همگی می توانند باعث سایش یاتاقان ها شوند. مواد خارجی یک واقعیت کار در برخی از محیط‌های عملیاتی است و آب‌بندی نامناسب می‌تواند به سطوح غیرضروری ذرات ساینده کمک کند.

نصب نامناسب:

نصب با استفاده از فشار به قسمت بیرونی می تواند باعث ایجاد دندانه شود.

شل شدن شفت می تواند باعث چرخش شفت در داخل حلقه داخلی شود. این چرخش نامطلوب گرما و ذرات معلق تولید می کند که یاتاقان ها را فرسوده می کند. مسکن شل می تواند باعث مشکلات مشابه شود.

شفت‌ها/محفظه‌هایی که خیلی محکم نصب شده‌اند می‌توانند باعث ترک خوردن حلقه‌ها، ایجاد پیش‌بارگیری داخلی و ایجاد دمای عملیاتی بیش از حد شوند.

یک روکش ناهموار روی صندلی بلبرینگ در نهایت منجر به خرابی می شود که منجر به مشکل شل بودن آن می شود که در بالا توضیح داده شد.

ناهماهنگی: مسائلی مانند شفت های خم شده و شانه های شفت خارج از مربع / مهره های گیره باعث دماهای بالا و خرابی جداکننده می شود.

برینلینگ ارتعاشی: ارتعاش باعث ایجاد فرورفتگی هایی نیز می شود (که به عنوان "برینلینگ کاذب" شناخته می شود) که از چرخش طبیعی یاتاقان جلوگیری می کند. این عدم چرخش مانع از رسیدن روانکار تازه به این فرورفتگی ها می شود و باعث فرسودگی مواد می شود. برخلاف «برینینگ واقعی»، بلبرینگی که در اثر ارتعاشات آسیب دیده است، لزوماً تحت بار بیش از حد نیست.

آسیب الکتریکی: عبور برق از یک یاتاقان منجر به ایجاد قوس و سوختگی می شود. در صورتی که جریان به اندازه کافی بزرگ باشد، آسیب هایی مانند حفره و دهانه ایجاد می شود. حتی یک جریان کم می تواند سوختگی های کوچکی ایجاد کند که به مرور زمان از هر جایی که جریان عبور می کند، فلوت ایجاد می کند. این فلوتینگ می تواند باعث ذوب شدن، پوسته شدن زود هنگام و سر و صدای زیاد شود.

روغن کاری ضعیف: روانکاری ناکافی می تواند باعث گرم شدن بیش از حد و سایش بیش از حد شود. نگهداری نامناسب، نشت، اکسیداسیون و محیط جوی همگی می توانند به عدم روانکاری مناسب کمک کنند.

خستگی بلبرینگ: بار بیش از حد تکرار شده در طول زمان می تواند باعث خستگی فلز شود. عناصر نورد هنگام غلتش موجی را در تماس با مواد ایجاد می کنند. این بار غلتشی مداوم، مواد را در تنش و فشرده سازی متناوب سریع قرار می دهد، که در طول زمان باعث آسیب می شود، از جمله آب نمک.

خوردگی بلبرینگ: بلبرینگ ها می توانند در اثر آلودگی هایی مانند آب و اسید خورده شوند و در طول زمان باعث آسیب سایشی شوند.

دمای بالا: یک نگرانی خاص برای یاتاقان های پلاستیکی، دمای بالا می تواند باعث ذوب شدن و تغییر شکل یاتاقان ها در طول زمان شود.

شرایط نگهداری نامناسب: شرایط نگهداری نامناسب می تواند به بلبرینگ ها قبل از استفاده آسیب برساند - مانند شرایط نگهداری مرطوب که باعث زنگ زدگی می شود.

هنگامی که در مورد خرابی یاتاقان فکر می کنید، همچنین ارزش این را دارد که به دنبال چه علائمی باشید تا نشان دهند که یک یاتاقان در حال آماده شدن برای شکست است.

تاثیر محیطی بر یاتاقان ها

اهمیت نسبی حالت های خرابی که در بالا مورد بحث قرار گرفت می تواند بسته به محل استفاده از یاتاقان و اینکه چند وقت یکبار می توان به طور مقرون به صرفه آن را جایگزین کرد یا برای تعمیر و نگهداری به آن دسترسی داشت، بسیار متفاوت است.

اثرات زیست محیطی می تواند طول عمر مورد انتظار بلبرینگ را تا 90 درصد تغییر دهد. با این بزرگی تفاوت طول عمر محیطی، انتخاب بلبرینگ مناسب برای محیط مناسب برای عملکرد نهایی و قابلیت اطمینان یک طرح بسیار مفید است.

چند مثال مختصر در زیر نشان می‌دهد که چگونه بلبرینگ‌ها باید به دقت انتخاب شوند تا شرایطی را که انتظار می‌رود در آنجا کار کنند، منعکس کنند.

سخت افزار موجود در حلقه جایگزینی دستگاه های کنترل حرکت مکانیکی معمولی با دستگاه های دیجیتال را تسهیل می کند. سیستم‌های مکانیکی به طور فزاینده‌ای توسط درایوهای موتور الکتریکی پیچیده کنترل می‌شوند که هوش دیجیتالی خود را از نرم‌افزاری که روی یک پردازنده تعبیه‌شده اجرا می‌شود، دریافت می‌کنند. درست کردن طرح های الکترومکانیکی نیازمند کار تیمی چند رشته ای و ارتباط عالی بین اعضای تیم است. تصمیمی مانند انتخاب ویژگی‌های یک محرک سربی اسکرو اثر موجی در سراسر طراحی دارد و می‌تواند بر عملکرد سیستم‌های دیگر تأثیر بگذارد. برای کمک به تسهیل فرآیند طراحی یکپارچه‌تر، باید قابلیت‌های شبیه‌سازی حرکت را به محیط‌های CAD اضافه کنیم تا گردش کار مکاترونیک یکپارچه‌تر ایجاد کنیم. ادغام شبیه سازی حرکت با CAD طراحی را ساده می کند زیرا شبیه سازی از اطلاعاتی استفاده می کند که از قبل در مدل CAD وجود دارد، مانند جفت های مونتاژ، کوپلینگ ها و خواص جرم مواد. افزودن یک زبان بلوک تابع سطح بالا برای برنامه‌نویسی پروفایل‌های حرکتی، دسترسی آسان‌تری را برای کنترل آن مجموعه‌ها فراهم می‌کند. این مفهوم به عنوان «نمونه سازی ماشین مجازی» [31] شناخته می شود. این نرم افزار کنترل حرکت و ابزارهای شبیه سازی را برای ایجاد یک مدل مجازی از یک ماشین الکترومکانیکی در حال کار گرد هم می آورد. نمونه‌سازی مجازی به طراحان کمک می‌کند تا با مکان‌یابی مشکلات در سطح سیستم، یافتن وابستگی‌های متقابل و ارزیابی مبادلات عملکرد، ریسک را کاهش دهند. این در شکل 9 نشان داده شده است که تجزیه و تحلیل حرکت عناصر سبز رنگ را نشان می دهد.

شبیه‌سازی‌ها همه را قادر می‌سازد تا قبل از تکمیل اولین نمونه اولیه، روی توسعه کار کنند. مهندسان می‌توانند از داده‌های نیرو و گشتاور حاصل از شبیه‌سازی برای تحلیل تنش و کرنش استفاده کنند تا تأیید کنند که آیا اجزای مکانیکی به اندازه کافی سفت هستند تا بتوانند بار را در حین کار تحمل کنند یا خیر. آنها همچنین می توانند کل چرخه عملیاتی دستگاه را با اجرای شبیه سازی با منطق سیستم کنترل و زمان بندی تأیید کنند. آنها می توانند یک برآورد واقعی برای عملکرد زمان چرخه محاسبه کنند، که معمولاً شاخص عملکرد برتر برای طراحی ماشین است و داده های نیرو و گشتاور را با محدودیت های واقعی اجزای انتقال و موتور مقایسه می کنند. این اطلاعات می‌تواند به شناسایی نقص‌ها و ایجاد تکرارهای طراحی از داخل محیط CAD کمک کند. شبیه‌سازی‌ها همچنین ارزیابی مبادلات مهندسی بین طرح‌های مفهومی مختلف را ساده می‌کنند. به عنوان مثال، آیا ربات SCARA نسبت به سیستم دروازه ای 4 محوره دکارتی ارجحیت دارد؟ شبیه‌سازی‌ها سریع‌تر هستند و می‌توانند هر زمان که تغییراتی در طراحی ایجاد کنید، دوباره اجرا شوند. تحلیلی از بار گشتاور برای محرک پیچ سرب پایینی در نظر بگیرید. اگر محدودیت‌های تعیین‌شده توسط سازنده را نقض کنید، ممکن است قطعات گیربکس مکانیکی برای چرخه عمر رتبه‌بندی‌شده خود دوام نیاورند. با استفاده از نرم افزار شبیه سازی، می توانید با ایجاد یک سیستم مختصات مرجع واقع در مرکز جدول سرب اسکرو و محاسبه خواص جرم با توجه به آن مختصات، جرم تمام اجزای نصب شده بر روی پیچ سرب را پیدا کنید و مرکز جرم حاصل را تعیین کنید. سیستم. با این اطلاعات می توانید گشتاور استاتیکی روی پیچ سرب به دلیل گرانش ناشی از بار اضافه را محاسبه کنید. ارزیابی گشتاور دینامیکی ناشی از حرکت بسیار مهم است زیرا تمایل دارد بسیار بزرگتر از بار گشتاور استاتیکی باشد. پروفایل های حرکت واقعی به ما کمک می کند تا دینامیک معکوس خودرو را شبیه سازی کنیم. این می تواند نیازهای گشتاور و سرعت دقیق تری را بر اساس پروفیل های حرکتی و خواص جرم، اصطکاک و نسبت دنده گیربکس فراهم کند.

سخت افزار موجود در حلقه جایگزینی دستگاه های کنترل حرکت مکانیکی معمولی با دستگاه های دیجیتال را تسهیل می کند. سیستم‌های مکانیکی به طور فزاینده‌ای توسط درایوهای موتور الکتریکی پیچیده کنترل می‌شوند که هوش دیجیتالی خود را از نرم‌افزاری که روی یک پردازنده تعبیه‌شده اجرا می‌شود، دریافت می‌کنند. درست کردن طرح های الکترومکانیکی نیازمند کار تیمی چند رشته ای و ارتباط عالی بین اعضای تیم است. تصمیمی مانند انتخاب ویژگی‌های یک محرک سربی اسکرو اثر موجی در سراسر طراحی دارد و می‌تواند بر عملکرد سیستم‌های دیگر تأثیر بگذارد. برای کمک به تسهیل فرآیند طراحی یکپارچه‌تر، باید قابلیت‌های شبیه‌سازی حرکت را به محیط‌های CAD اضافه کنیم تا گردش کار مکاترونیک یکپارچه‌تر ایجاد کنیم. ادغام شبیه سازی حرکت با CAD طراحی را ساده می کند زیرا شبیه سازی از اطلاعاتی استفاده می کند که از قبل در مدل CAD وجود دارد، مانند جفت های مونتاژ، کوپلینگ ها و خواص جرم مواد. افزودن یک زبان بلوک تابع سطح بالا برای برنامه‌نویسی پروفایل‌های حرکتی، دسترسی آسان‌تری را برای کنترل آن مجموعه‌ها فراهم می‌کند. این مفهوم به عنوان «نمونه سازی ماشین مجازی» [31] شناخته می شود. این نرم افزار کنترل حرکت و ابزارهای شبیه سازی را برای ایجاد یک مدل مجازی از یک ماشین الکترومکانیکی در حال کار گرد هم می آورد. نمونه‌سازی مجازی به طراحان کمک می‌کند تا با مکان‌یابی مشکلات در سطح سیستم، یافتن وابستگی‌های متقابل و ارزیابی مبادلات عملکرد، ریسک را کاهش دهند. این در شکل 9 نشان داده شده است که تجزیه و تحلیل حرکت عناصر سبز رنگ را نشان می دهد.

شبیه‌سازی‌ها همه را قادر می‌سازد تا قبل از تکمیل اولین نمونه اولیه، روی توسعه کار کنند. مهندسان می‌توانند از داده‌های نیرو و گشتاور حاصل از شبیه‌سازی برای تحلیل تنش و کرنش استفاده کنند تا تأیید کنند که آیا اجزای مکانیکی به اندازه کافی سفت هستند تا بتوانند بار را در حین کار تحمل کنند یا خیر. آنها همچنین می توانند کل چرخه عملیاتی دستگاه را با اجرای شبیه سازی با منطق سیستم کنترل و زمان بندی تأیید کنند. آنها می توانند یک برآورد واقعی برای عملکرد زمان چرخه محاسبه کنند، که معمولاً شاخص عملکرد برتر برای طراحی ماشین است و داده های نیرو و گشتاور را با محدودیت های واقعی اجزای انتقال و موتور مقایسه می کنند. این اطلاعات می‌تواند به شناسایی نقص‌ها و ایجاد تکرارهای طراحی از داخل محیط CAD کمک کند. شبیه‌سازی‌ها همچنین ارزیابی مبادلات مهندسی بین طرح‌های مفهومی مختلف را ساده می‌کنند. به عنوان مثال، آیا ربات SCARA نسبت به سیستم دروازه ای 4 محوره دکارتی ارجحیت دارد؟ شبیه‌سازی‌ها سریع‌تر هستند و می‌توانند هر زمان که تغییراتی در طراحی ایجاد کنید، دوباره اجرا شوند. تحلیلی از بار گشتاور برای محرک پیچ سرب پایینی در نظر بگیرید. اگر محدودیت‌های تعیین‌شده توسط سازنده را نقض کنید، ممکن است قطعات گیربکس مکانیکی برای چرخه عمر رتبه‌بندی‌شده خود دوام نیاورند. با استفاده از نرم افزار شبیه سازی، می توانید با ایجاد یک سیستم مختصات مرجع واقع در مرکز جدول سرب اسکرو و محاسبه خواص جرم با توجه به آن مختصات، جرم تمام اجزای نصب شده بر روی پیچ سرب را پیدا کنید و مرکز جرم حاصل را تعیین کنید. سیستم. با این اطلاعات می توانید گشتاور استاتیکی روی پیچ سرب به دلیل گرانش ناشی از بار اضافه را محاسبه کنید. ارزیابی گشتاور دینامیکی ناشی از حرکت بسیار مهم است زیرا تمایل دارد بسیار بزرگتر از بار گشتاور استاتیکی باشد. پروفایل های حرکت واقعی به ما کمک می کند تا دینامیک معکوس خودرو را شبیه سازی کنیم. این می تواند نیازهای گشتاور و سرعت دقیق تری را بر اساس پروفیل های حرکتی و خواص جرم، اصطکاک و نسبت دنده گیربکس فراهم کند.

مهندسی سبز شامل طراحی محصولات، فرآیندها و سیستم ها با هزینه های قابل مدیریت است که اثرات زیست محیطی را به حداقل می رساند.

بر خلاف مهندسی سنتی، مهندسی سبز از معیارها برای تعیین کمیت اثرات زیست محیطی - مانند کاهش منابع و آلودگی - در کل چرخه عمر محصول و انتخاب طراحی پایدار استفاده می کند که به نفع محیط زیست، جامعه و اقتصاد است.

به‌عنوان شکلی از مهندسی سیستم‌ها، مهندسی سبز به طور مؤثر در اوایل مرحله طراحی مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا تغییرات در آنجا می‌تواند مزایای تجمعی در تمام مراحل چرخه حیات، از استخراج تا دفع داشته باشد.

ارزیابی چرخه حیات یک تکنیک مهندسی سبز است که مجموعه گسترده و دقیقی از اثرات زیست محیطی را کمیت می کند.

طراحی محصولات، فرآیندها و سیستم ها با در نظر گرفتن صریح اثرات بالقوه زیست محیطی. مهندسی سبز اهداف زیست محیطی را به عنوان اولویت های بالاتر از سایر الزامات طراحی تعیین نمی کند، اما مستلزم این است که آنها به صراحت در نظر گرفته شوند. مانند مهندسی سنتی، راه‌حل‌های مهندسی سبز باید محدودیت‌های طراحی را برآورده کنند و همچنین اهداف را بهینه کنند. برخلاف مهندسی سنتی، این رویکرد جدید فراتر از عملکرد و هزینه ها نگاه می کند و هدف به حداقل رساندن اثرات زیست محیطی را اضافه می کند (به تصویر مراجعه کنید). این تعادل طراحی دشوار است و بسیاری از محصولات متمرکز بر محیط زیست در بازار به دلیل عملکرد ضعیف، خطرات ایمنی بالاتر یا هزینه های غیر منطقی شکست خورده اند.

مهندسی از ریاضیات و علوم برای طراحی محصولات، فرآیندها و سیستم ها استفاده می کند. مهندسی در بهترین اشکال خود با ارائه آب سالم، غذای سالم و فراوان، حمل و نقل کارآمد، مسکن راحت، دسترسی به اطلاعات و درمان های پزشکی پیشرفته، کیفیت زندگی را در جامعه بهبود می بخشد. پیشرفت های مهندسی از زمان انقلاب صنعتی منجر به افزایش چشمگیر امید به زندگی، رشد اقتصادی و کیفیت زندگی شده است. این پیشرفت اما با هزینه های خارجی به شکل افزایش آسیب های زیست محیطی و کاهش منابع همراه بوده است. همچنین ببینید: استفاده مجدد از فاضلاب. مهندسی تامین آب

مسائل زیست محیطی

بسیاری از مسائل زیست‌محیطی ناشی از عملکرد مهندسی برای شهروندان و مصرف‌کنندگان آشکار نیست، زیرا در پشت درهای کارخانه، اغلب در سرزمین‌های دور اتفاق می‌افتند، و ممکن است در طول زمان به آرامی جمع شوند. این مسائل شامل کاهش منابع و تخریب اکوسیستم ها و همچنین افزایش غلظت مواد خطرناک در هوا، خاک و آب است. از آنجایی که هم جمعیت و هم درآمد افراد در سطح جهان افزایش می یابد، مهندسی نقش مهمی در ارائه محصولات، فرآیندها و سیستم های مورد نیاز مصرف کنندگان برای بهبود زندگی آنها ایفا می کند. با این حال، همانطور که مقیاس مهندسی در سراسر جهان رشد می کند، اثرات زیست محیطی نیز افزایش می یابد. دانشمندان به تحقیق و مستندسازی مشکلاتی مانند جنگل زدایی، سفید شدن صخره های مرجانی، تخریب لایه لایه ازن، افزایش دی اکسید کربن اتمسفر، کاهش مواد معدنی و سوخت های فسیلی، از بین رفتن و تخریب خاک، و آلودگی آب ادامه می دهند. با توجه به ذخایر محدود سوخت و مواد زمین و مصرف روزافزون منابع، واضح است که ما نمی‌توانیم این مسیر را ادامه دهیم و سبک زندگی خود را به طور نامحدود حفظ کنیم. مهندسی سبز یک مسیر بالقوه برای جامعه ای پایدارتر ارائه می دهد. همچنین ببینید:

پایداری

هیچ تعریف واحدی همه پیچیدگی های پایداری را در بر نمی گیرد. حداقل، پایداری باید به به اصطلاح خط پایانی سه گانه، که شامل محیط زیست، جامعه، و اقتصاد است، توجه کند. از آنجایی که اکوسیستم ها آسیب می بینند، کیفیت زندگی انسان و هزینه های نگهداری آن تحت تاثیر قرار می گیرد. در حالی که پایداری یک مفهوم انتزاعی است، مهندسی سبز عملی تر و ملموس تر است. می‌توان آن را مجموعه‌ای از مفاهیم و مهارت‌های فنی دانست که افراد می‌توانند از آن برای طراحی محصولات با هزینه‌های قابل مدیریت استفاده کنند که برای جامعه و محیط زیست بهتر است.

تاریخ

توسعه اولیه مهندسی مکانیک که در طول هزاران سال گسترش یافته است را می توان به عنوان تاریخ مکانیک و ماشین ها خلاصه کرد. می توان گفت این رشته در بین النهرین، چین و تمدن یونانی-رومی پایه گذاری شد و در قرون وسطی در جهان اسلام و در دوره رنسانس در اروپا گسترش یافت. توسعه مدرن مهندسی مکانیک، در طلوع انقلاب صنعتی، ناشی از نیازهای کشاورزی، معدن، و صنایع نساجی برای اتوماسیون و ماشین‌هایی بود که می‌توانستند جایگزین نیروی انسانی شوند. قدرت باید به عنوان سومین حوزه مهم مهندسی مکانیک ترویج می شد، بنابراین مهندسان مکانیک می توانستند یاد بگیرند که چگونه به بهترین وجه نیرو تولید کنند، آن را مهار کنند، و از آن برای وادار ساختن اجزا و ماشین ها برای انجام عملکردهای دلخواه استفاده کنند. جست‌وجوی منابع بهبودیافته قدرت - کارآمدتر، پایدارتر - تا به امروز ادامه دارد. همچنین ببینید: مکانیک; قدرت

حرفه

حرفه مهندسی مکانیک در چند دهه گذشته به طور چشمگیری تکامل یافته است. رایانه ها نقش بزرگ و رو به رشدی را در آموزش و کار روزانه ایفا می کنند. به طور فزاینده ای، مهندسان مکانیک باید در مورد گرافیک کامپیوتری آگاه می شدند. طراحی به کمک کامپیوتر (CAD)، که آنها را قادر می سازد تا قبل از شروع ساخت، اجزا را طراحی و آزمایش کنند. و روش های کامپیوتری که مهندسان را قادر می سازد معادلات ریاضی را حل کنند. زمانی، مهندسان مکانیک عمدتاً به ساخت، خواص و رفتار مواد فلزی توجه داشتند. اکنون، آنها باید با پلیمرها، سرامیک ها، کربن ها، شیشه ها، کامپوزیت ها و مواد پیشرفته متعدد آشنا باشند. سایر زمینه های پیشرفته تحقیق و توسعه که به طور فزاینده ای کاربرد پیدا می کنند عبارتند از: فناوری نانو، رباتیک و سایر فناوری های پیشرفته تولید و جابجایی مواد، ابتکارات پایداری در طیف گسترده ای از صنایع، و پروژه های زیست پزشکی. مهندسان مکانیک با تقاضاهایی برای متعادل کردن پیشرفت های فنی با ملاحظات اخلاقی روبرو هستند. همچنین ببینید: طراحی و ساخت به کمک رایانه؛ گرافیک کامپیوتری؛ فناوری نانو؛ رباتیک

تحصیلات

اولین بخش‌های کالج که به آموزش دانشجویان برای مشاغل مهندسی مکانیک اختصاص یافته بود در اوایل دهه 1800 تأسیس شد. از آن زمان، دپارتمان‌های مهندسی مکانیک در مؤسسه‌هایی با محوریت آموزش علمی و فنی، و همچنین در کالج‌ها و دانشگاه‌های خصوصی و دولتی، در سرتاسر جهان، به ویژه در آمریکای شمالی، بریتانیا و بقیه اروپا، گسترش یافتند. و در سراسر آسیا. بسیاری از دپارتمان ها از نظر تعداد اعضای هیئت علمی بزرگ هستند و اکثر آنها اگر نزدیک نباشند

آموزش مهندسی مکانیک با پایه گذاری در شیمی، فیزیک، ریاضیات (حساب حساب و معادلات دیفرانسیل) و کامپیوتر و محاسبات شروع می شود. هسته یک برنامه درسی معمولی مهندسی مکانیک، با تاکید بر تجزیه و تحلیل و طراحی و تشویق نوآوری، شامل دروسی است که شامل سیستم های الکتریکی، مکانیک (استاتیک و دینامیک)، مکانیک کاربردی (مقاومت مواد)، دینامیک و ارتعاش، طراحی و ساخت مکانیک، علم مواد و مهندسی، ترمودینامیک، مکانیک سیالات، انتقال حرارت و دینامیک و کنترل سیستم. دوره های شامل ابزار دقیق و روش های آزمایشگاهی نیز معمولی هستند. پروژه های گروهی کوچک ممکن است از طریق دوره های زیادی در هم تنیده شوند. یکی از ویژگی های برجسته یک برنامه درسی معمولی سال آخر، یک پروژه طراحی صنعتی است. علاوه بر این، دانش آموزان به سمت دروس انتخابی همسو با زمینه های مورد نظر تخصص حرفه ای هدایت می شوند.

اکثر دپارتمان های مهندسی مکانیک دوره های تحصیلات تکمیلی را به عنوان بخشی از برنامه های درجه پیشرفته ارائه می دهند که منجر به مدرک کارشناسی ارشد و دکترا می شود. انجمن های مهندسی مکانیک برنامه های آموزشی و پیشرفت حرفه ای بیشتری ارائه می دهند. دو انجمن برجسته عبارتند از: انجمن مهندسین مکانیک آمریکا (ASME) که در شهر نیویورک واقع شده است و موسسه مهندسین مکانیک (IMechE) که دفتر مرکزی آن در لندن است. ASME که در سال 1880 تأسیس شد، با بیش از 100000 عضو در بیش از 140 کشور، سالانه بیش از 5000 نفر را آموزش می دهد. ASME علاوه بر حفظ کمیته‌هایی که بر حوزه‌های فنی متمرکز هستند و کنفرانس‌های فنی را برگزار می‌کند، دوره‌های عمومی را ارائه می‌کند و مجله مهندسی مکانیک، مجلات و کتاب‌های دانشگاهی و همچنین کدها و استانداردهای بویلرها، آسانسورها و سایر تاسیسات و اجزای مهندسی را منتشر می‌کند. IMechE که در سال 1847 تأسیس شد، دارای 120000 عضو در 140 کشور است. این یک کتابخانه بزرگ مهندسی چاپ و دیجیتال، با کتاب‌ها، مجلات، و پایگاه‌های اطلاعاتی خواص مواد و داده‌های مهندسی و اطلاعات بازار و شرکت دارد. IMechE سمینارهایی را با موضوعات مختلف، علاوه بر برنامه‌های آموزشی داخلی، برای بخش‌های مهندسی فردی سفارشی‌سازی کرده و می‌تواند با نیازهای سازمان‌های فردی تنظیم شود، ارائه 

خلاصه

یادگیری عمیق تقریباً در هر زمینه تحقیقاتی، از جمله مواردی که اهمیت مستقیمی برای کشف دارو دارند، مانند شیمی دارویی و فارماکولوژی، مختل کرده است. این انقلاب عمدتاً به پیشرفت‌های بی‌سابقه در واحدهای پردازش گرافیکی بسیار موازی‌پذیر (GPU) و توسعه الگوریتم‌های مجهز به GPU نسبت داده شده است. در این بررسی، مروری جامع از روندهای تاریخی و پیشرفت‌های اخیر در الگوریتم‌های GPU ارائه می‌کنیم و تأثیر فوری آن‌ها بر کشف داروهای جدید و اهداف دارویی را مورد بحث قرار می‌دهیم. ما همچنین پیشرفته‌ترین معماری‌های یادگیری عمیق را پوشش می‌دهیم که کاربردهای عملی در هر دو مرحله کشف اولیه دارو و در نتیجه مراحل بهینه‌سازی ضربه به سرب پیدا کرده‌اند، از جمله تسریع اتصال مولکولی، ارزیابی اثرات خارج از هدف و پیش بینی خواص دارویی ما با بحث در مورد تأثیرات شتاب GPU و مدل‌های یادگیری عمیق بر دموکراسی‌سازی جهانی حوزه کشف دارو که ممکن است منجر به اکتشاف کارآمد جهان شیمیایی در حال گسترش برای تسریع در کشف داروهای جدید شود، نتیجه‌گیری می‌کنیم.

اصلی

در ابتدا برای سرعت بخشیدن به گرافیک سه بعدی توسعه یافته بود، مزایای GPU برای محاسبات موازی قدرتمند به سرعت توسط جامعه علمی تحسین شد. اولین تلاش‌ها برای استفاده از پردازنده‌های گرافیکی برای اهداف علمی، از زبان سایه‌زن قابل برنامه‌ریزی برای اجرای محاسبات استفاده می‌کرد. در سال 2007، انویدیا Compute Unified Device Architecture (CUDA) را به عنوان یک توسعه دهنده زبان برنامه نویسی C، همراه با کامپایلرها و دیباگرها منتشر کرد و دریچه هایی را برای انتقال بارهای کاری فشرده محاسباتی به شتاب دهنده های GPU باز کرد. پیشرفت‌های بیشتر از انتشار کتابخانه‌های ریاضی رایج مانند تبدیل فوریه سریع و زیرروال‌های جبر خطی پایه، که برای محاسبات علمی بنیادی بودند، حاصل شد. در همان سال، اولین برنامه‌های شیمی محاسباتی به پردازنده‌های گرافیکی منتقل شدند و موازی‌سازی مؤثر مکانیک مولکولی و محاسبات کوانتومی مونت کارلو1 را ممکن ساختند.

در سپتامبر 2014، NVIDIA cuDNN را منتشر کرد، یک کتابخانه با شتاب GPU از ابزارهای اولیه برای شبکه‌های عصبی عمیق (DNN) که روال‌های استانداردی مانند کانولوشن رو به جلو و عقب، ادغام، نرمال‌سازی و لایه‌های فعال‌سازی را پیاده‌سازی می‌کند. به نظر می رسد که پشتیبانی معماری برای زیرفرایندهای آموزشی و آزمایشی فعال شده توسط GPU ها به ویژه برای رویه های یادگیری عمیق استاندارد (DL) موثر باشد. در نتیجه، یک اکوسیستم کامل از پلتفرم های DL2 با شتاب GPU پدید آمده است. در حالی که NVIDIA's CUDA یک چارچوب برنامه نویسی GPU معتبرتر است، ROCm3 AMD یک پلتفرم جهانی برای محاسبات با شتاب GPU است. ROCm فرمت های عددی جدیدی را برای پشتیبانی از کتابخانه های رایج یادگیری ماشین منبع باز مانند TensorFlow و PyTorch معرفی کرد. همچنین ابزاری را برای انتقال کد NVIDIA CUDA به سخت افزار AMD فراهم می کند. توجه به این نکته ضروری است که AMD نه تنها در رقابت محاسباتی GPU به پلتفرم ROCm می رسد، بلکه اخیراً معماری جدید پردازنده گرافیکی پرچمدار AMD Instinct MI200 Series5 را برای رقابت با آخرین معماری GPU NVIDIA Ampere A100 معرفی کرده است.

زمینه‌های بیوانفورماتیک، شیمی‌فورماتیک و شیمی‌شناسی به‌ویژه، از جمله کشف دارو به کمک رایانه (CADD)، از روش‌های DL که بر روی پردازنده‌های گرافیکی اجرا می‌شوند، استفاده کرده‌اند. اکثر چالش ها در CADD به طور معمول با مشکلات ترکیبی و بهینه سازی مواجه بوده اند و یادگیری ماشین در ارائه راه حل هایی برای آنها موثر بوده است. بنابراین، پیشرفت های عمده ای در DL برای کاربردهای CADD مانند غربالگری مجازی، طراحی جدید دارو، جذب، توزیع، متابولیسم، دفع و پیش بینی خواص سمیت (ADMET) و غیره انجام شده است.

در اینجا، ما در مورد اثرات موازی‌سازی پشتیبانی شده توسط GPU و توسعه و کاربرد مدل DL بر مقیاس زمانی و دقت شبیه‌سازی پروتئین‌ها و کمپلکس‌های پروتئین لیگاند بحث می‌کنیم. ما همچنین نمونه‌هایی از الگوریتم‌های DL را ارائه می‌کنیم که برای تعیین ساختار در میکروسکوپ کریو الکترونی (cryo-EM) و پیش‌بینی ساختار سه بعدی پروتئین‌ها استفاده می‌شوند.

محاسبات GPU و DL برای شبیه سازی مولکولی

شتاب GPU از موازی سازی عظیم داده ها ناشی می شود که از عملیات مستقل مشابه انجام شده روی بسیاری از عناصر داده ناشی می شود. در گرافیک، نمونه‌ای از عملیات موازی داده‌های متداول، استفاده از یک ماتریس چرخش در میان مختصات است که موقعیت اشیاء را هنگام چرخش نما توصیف می‌کند. در یک شبیه سازی مولکولی، موازی سازی داده ها را می توان برای محاسبه مستقل انرژی های پتانسیل اتمی اعمال کرد. به طور مشابه، آموزش مدل DL شامل پاس های رو به جلو و عقب است که معمولاً به صورت تبدیل های ماتریسی که به راحتی قابل موازی سازی هستند بیان می شوند.

بازده بالا و اتوماسیون cryo-EM به عنوان تکنیک تجربی پیشرفته مورد استفاده برای تعیین ساختار پروتئین برای استفاده در طراحی دارویی مبتنی بر ساختار اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است. رویکردهای مبتنی بر DL، مانند DEFMap37 و DeepPicker38، برای تسریع پردازش تصاویر cryo-EM توسعه یافته‌اند. روش DEFMap به طور مستقیم دینامیک ساختار مرتبط با نوسانات اتمی پنهان را با ترکیب DL و شبیه سازی دینامیک مولکولی که روابط بین داده های چگالی محلی را یاد می گیرد استخراج می کند. DeepPicker از شبکه‌های عصبی کانولوشنال (CNN) و آموزش بین مولکولی استفاده می‌کند تا ویژگی‌های مشترک ذرات را از میکروگراف‌هایی که قبلاً آنالیز شده‌اند را به تصویر بکشد، که امکان برداشت خودکار ذرات در تجزیه و تحلیل تک ذره‌ای را فراهم می‌کند. این ابزار نشان می‌دهد که ادغام DL می‌تواند شکاف‌های فعلی را به سمت خطوط لوله کاملاً خودکار cryo-EM برطرف کند، و راه را برای یک رویکرد چند رشته‌ای جدید به علم پروتئین هموار کند.

علاوه بر توصیف تجربی سریع ساختارهای پروتئین توسط کرایو-EM، موفقیت پیشگامانه اخیر DeepMind با روش AlphaFold-2 در چالش ارزیابی انتقادی پیش‌بینی ساختار پروتئین (CASP) به تأثیرات آتی الگوریتم‌های DL در پروتئین اشاره می‌کند. خصوصیات ساختاری و گسترش پروتئوم قابل داروسازی39. AlphaFold-2 می تواند به طور منظم هندسه پروتئین را با دقت اتمی پیش بینی کند بدون اینکه قبلاً در معرض ساختارهای مشابه قرار گرفته باشد. مدل مبتنی بر شبکه عصبی که اخیراً به روز شده است، دقت رقابتی با آزمایش‌ها را در اکثر موارد نشان داد و در چهاردهمین مسابقه CASP بسیار بهتر از سایر روش‌ها عمل کرد. مدل DL پشت AlphaFold-2 دانش فیزیکی و بیولوژیکی در مورد ساختار پروتئین را ترکیب می‌کند و از هم‌ترازی‌های چند دنباله‌ای برای رفع یکی از قدیمی‌ترین مشکلات زیست‌شناسی استفاده می‌کند. AlphaFold-2 برای پیش‌بینی ساختار تقریباً هر پروتئین شناخته‌شده انسانی و سایر ارگانیسم‌های مهم برای تحقیقات پزشکی، در مجموع 350000 پروتئین، استفاده شد که نشان‌دهنده یک دستاورد چشمگیر برای تحقیقات زیست‌پزشکی است.

ظهور DL در CADD

پیشرفت در DL، به ویژه در بینایی کامپیوتری و پردازش زبان، علاقه اخیر محققان CADD به شبکه های عصبی را احیا کرد. مرک با محبوبیت DL برای CADD از طریق رقابت Kaggle در چالش فعالیت مولکولی در سال 2012 (مراجعه 40) اعتبار دارد. راه حل برنده توسط دال و همکاران 41 از یک رویکرد یادگیری چندوظیفه ای برای آموزش یک DNN استفاده کرد. پس از آن، بسیاری از محققان از چنین مدل هایی برای مشکلات کشف دارو استقبال کردند. اینها شامل ارزیابی پیش‌بینی‌کننده‌های رفتار فارماکوکینتیکی داروها و اثرات نامطلوب آن‌ها، پیش‌بینی اتصال مولکول‌های کوچک به پروتئین، تعیین پاسخ‌های شیمی‌درمانی سلول‌های سرطان‌زا، تخمین کمی حساسیت دارویی و رابطه کمی (ساختار-فعالیت QS) است. ) modelling46، در میان دیگران.

ظهور معماری‌های DL مجهز به GPU، همراه با تکثیر داده‌های ژنومیک شیمیایی، منجر به اکتشافات معنی‌دار با قابلیت CADD در مورد نامزدهای دارویی بالینی شده است. علاوه بر این، شرکت‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (مانند BenevolentAI، Insilico Medicine و Exscientia، در میان دیگران) موفقیت‌هایی را در کشف داروهای تقویت‌شده گزارش می‌کنند. برای مثال، Exscientia یک داروی کاندید به نام DSP-1181 را برای استفاده در برابر اختلال وسواس فکری اجباری که کمتر از 12 ماه از زمان تصورش با استفاده از رویکردهای هوش مصنوعی وارد فاز 1 آزمایش‌های بالینی شده است، توسعه داد. Insilico Medicine به تازگی یک آزمایش بالینی را با اولین داروی کاندید خود برای درمان فیبروز ریوی ایدیوپاتیک ابداع شده توسط هوش مصنوعی آغاز کرده است و BenevolentAI باریستینیب48 را به عنوان یک درمان بالقوه برای COVID-19 شناسایی کرده است (رجوع  49). این موارد موفقیت‌آمیز اخیر نشان می‌دهد که ترویج و کاربرد بیشتر رویکردهای مبتنی بر هوش مصنوعی که توسط محاسبات GPU پشتیبانی می‌شوند، می‌تواند کشف داروهای جدید و بهبودیافته را تا حد زیادی تسریع کند.

معماری های DL برای CADD

از شبکه‌های عصبی متمایز که کاربردهایی را در غربالگری مجازی کتابخانه‌های شیمیایی موجود یا مصنوعی می‌یابند تا موفقیت اخیر مدل‌های مولد DL که الهام‌بخش استفاده از آن‌ها در طراحی داروی جدید بوده است، شکل 4 طرح کلی حالت‌های پرکاربرد را نشان می‌دهد. معماری های هنری DL جدول 1 پذیرش آنها را در CADD برشمرده است.

مکاترونیک ترکیبی از مکانیک و الکترونیک است. این یک شاخه میان رشته ای از مهندسی مکانیک، مهندسی برق و مهندسی نرم افزار است که با ادغام مهندسی برق و مکانیک برای ایجاد سیستم های اتوماسیون هیبریدی مرتبط است. به این ترتیب، ماشین ها را می توان با استفاده از موتورهای الکتریکی، سروو مکانیزم ها و سایر سیستم های الکتریکی در ارتباط با نرم افزارهای خاص، خودکار کرد. نمونه رایج سیستم مکاترونیک، درایو CD-ROM است. سیستم‌های مکانیکی درایو را باز و بسته می‌کنند، سی‌دی را می‌چرخانند و لیزر را حرکت می‌دهند، در حالی که یک سیستم نوری داده‌های روی سی‌دی را می‌خواند و به بیت تبدیل می‌کند. نرم افزار یکپارچه فرآیند را کنترل می کند و محتویات سی دی را به کامپیوتر منتقل می کند.

رباتیک کاربرد مکاترونیک برای ایجاد ربات‌هایی است که اغلب در صنعت برای انجام کارهای خطرناک، ناخوشایند یا تکراری استفاده می‌شوند. این ربات ها ممکن است از هر شکل و اندازه ای باشند، اما همه از پیش برنامه ریزی شده اند و به صورت فیزیکی با جهان تعامل دارند. برای ایجاد یک ربات، یک مهندس معمولاً از سینماتیک (برای تعیین دامنه حرکت ربات) و مکانیک (برای تعیین تنش‌های درون ربات) استفاده می‌کند.

ربات ها به طور گسترده در مهندسی اتوماسیون صنعتی استفاده می شوند. آن‌ها به کسب‌وکارها اجازه می‌دهند در هزینه‌های نیروی کار صرفه‌جویی کنند، وظایفی را انجام دهند که برای انسان‌ها بسیار خطرناک یا دقیق‌تر از آن است که آن‌ها را به لحاظ اقتصادی انجام ندهند، و کیفیت بهتری را تضمین کنند. بسیاری از شرکت‌ها خطوط مونتاژ ربات‌ها را بخصوص در صنایع خودروسازی به کار می‌گیرند و برخی از کارخانه‌ها به قدری ربات‌سازی شده‌اند که می‌توانند به تنهایی کار کنند. در خارج از کارخانه، ربات ها در خنثی سازی بمب، اکتشافات فضایی و بسیاری از زمینه های دیگر به کار گرفته شده اند. ربات ها همچنین برای کاربردهای مختلف مسکونی، از تفریح ​​گرفته تا کاربردهای خانگی فروخته می شوند

تحلیل ساختاری

مقالات اصلی: تحلیل سازه و تحلیل شکست

تجزیه و تحلیل سازه شاخه ای از مهندسی مکانیک (و همچنین مهندسی عمران) است که به بررسی چرایی و چگونگی خرابی اشیاء و تعمیر اشیا و عملکرد آنها اختصاص دارد. خرابی های سازه ای در دو حالت کلی رخ می دهد: شکست استاتیک و شکست خستگی. شکست سازه ایستا زمانی رخ می دهد که، بسته به معیار شکست، جسم مورد تجزیه و تحلیل، پس از بارگذاری (با اعمال نیروی) یا شکسته یا تغییر شکل می دهد. شکست خستگی زمانی رخ می دهد که یک شی پس از چند بار بارگیری و تخلیه بار مکرر از کار بیفتد. شکست خستگی به دلیل نقص در جسم رخ می دهد: به عنوان مثال، یک ترک میکروسکوپی روی سطح جسم، با هر چرخه (تکثیر) اندکی رشد می کند تا زمانی که ترک به اندازه کافی بزرگ شود که باعث شکست نهایی شود.[49]

با این حال، شکست به سادگی به عنوان شکستن یک قطعه تعریف نمی شود. زمانی تعریف می شود که یک قطعه آنطور که در نظر گرفته شده است کار نمی کند. برخی از سیستم ها، مانند بخش های سوراخ دار بالای برخی از کیسه های پلاستیکی، برای شکستن طراحی شده اند. اگر این سیستم ها خراب نشوند، ممکن است از تجزیه و تحلیل شکست برای تعیین علت استفاده شود.

تحلیل سازه اغلب توسط مهندسان مکانیک پس از وقوع خرابی یا هنگام طراحی برای جلوگیری از خرابی استفاده می شود. مهندسان اغلب از اسناد و کتاب های آنلاین مانند آنچه توسط ASM[50] منتشر شده است استفاده می کنند تا به آنها در تعیین نوع خرابی و علل احتمالی کمک کنند.

هنگامی که تئوری برای طراحی مکانیکی اعمال می شود، آزمایش فیزیکی اغلب برای تأیید نتایج محاسبه شده انجام می شود. تجزیه و تحلیل ساختاری ممکن است در یک دفتر هنگام طراحی قطعات، در میدان برای تجزیه و تحلیل قطعات شکست خورده، یا در آزمایشگاه هایی که قطعات ممکن است تحت آزمایش های شکست کنترل شده قرار گیرند، استفاده شود.

مهندسان ممکن است از یک دولت ایالتی، استانی یا ملی مجوز بگیرند. هدف از این فرآیند این است که اطمینان حاصل شود که مهندسان دانش فنی لازم، تجربه واقعی، و دانش سیستم حقوقی محلی را برای تمرین مهندسی در سطح حرفه ای دارند. پس از دریافت گواهی، به مهندس عنوان مهندس حرفه ای (ایالات متحده، کانادا، ژاپن، کره جنوبی، بنگلادش و آفریقای جنوبی)، مهندس خبره (در بریتانیا، ایرلند، هند و زیمبابوه)، مهندس حرفه ای خبره (در استرالیا) داده می شود. و نیوزلند) یا مهندس اروپایی (بسیاری از اتحادیه اروپا).

در ایالات متحده، برای تبدیل شدن به یک مهندس حرفه ای دارای مجوز (PE)، یک مهندس باید امتحان جامع FE (مبانی مهندسی) را بگذراند، حداقل 4 سال به عنوان کارآموز مهندسی (EI) یا مهندس در حال آموزش (EIT) کار کند. ، و در امتحانات "اصول و تمرین" یا PE (مهندس شاغل یا مهندس حرفه ای) قبول شوید. الزامات و مراحل این فرآیند توسط شورای ملی بررسی‌کنندگان مهندسی و نقشه‌برداری (NCEES)، متشکل از هیئت‌های صدور مجوز مهندسی و نقشه‌برداری زمین که نماینده تمام ایالت‌ها و مناطق ایالات متحده هستند، تنظیم شده است.

در انگلستان، فارغ التحصیلان فعلی برای تبدیل شدن به یک مهندس مکانیک خبره (CEng, MIMechE) نیاز به مدرک BEng به همراه مدرک کارشناسی ارشد مناسب یا مدرک MEng یکپارچه، حداقل 4 سال پس از فارغ التحصیلی در زمینه توسعه شایستگی شغلی و گزارش پروژه بررسی شده دارند. موسسه مهندسین مکانیک CEng MIMechE را می‌توان از طریق یک مسیر امتحانی که توسط مؤسسه City and Guilds of London اداره می‌شود، بدست آورد.[39]

در اکثر کشورهای پیشرفته، برخی از وظایف مهندسی مانند طراحی پل ها، نیروگاه های برق و کارخانه های شیمیایی باید توسط یک مهندس حرفه ای یا یک مهندس خبره تایید شود. «مثلاً فقط یک مهندس دارای مجوز می‌تواند نقشه‌ها و نقشه‌های مهندسی را تهیه، امضا، مهر و موم کند و برای تأیید به یک مقام دولتی ارسال کند، یا کارهای مهندسی را برای مشتریان دولتی و خصوصی مهر و موم کند».[40] و قوانین استانی، مانند استان های کانادا، به عنوان مثال قانون مهندسی انتاریو یا کبک.[41]

تعداد کل مهندسان شاغل در ایالات متحده در سال 2015 تقریباً 1.6 میلیون نفر بود. از این تعداد، 278340 مهندس مکانیک (17.28٪) بودند که بزرگترین رشته از نظر اندازه است.[43] در سال 2012، متوسط ​​درآمد سالانه مهندسان مکانیک در نیروی کار ایالات متحده 80580 دلار بود. متوسط ​​درآمد در زمان کار برای دولت (92030 دلار) و کمترین آن در آموزش (57090 دلار) بود.[44] در سال 2014، تعداد کل مشاغل مهندسی مکانیک در دهه آینده 5 درصد رشد خواهد کرد.[45] در سال 2009، متوسط ​​حقوق اولیه 58800 دلار با مدرک لیسانس بود.

رشته مهندسی مکانیک را می توان مجموعه ای از بسیاری از رشته های علوم مهندسی مکانیک دانست. تعدادی از این زیررشته‌ها که معمولاً در مقطع کارشناسی تدریس می‌شوند، با توضیح مختصری و رایج‌ترین کاربرد هر کدام در زیر فهرست شده‌اند. برخی از این زیرشاخه ها منحصر به مهندسی مکانیک هستند، در حالی که برخی دیگر ترکیبی از مهندسی مکانیک و یک یا چند رشته دیگر هستند. اکثر کارهایی که یک مهندس مکانیک انجام می دهد از مهارت ها و تکنیک های چندین رشته از این زیرشاخه ها و همچنین زیر رشته های تخصصی استفاده می کند. رشته‌های فرعی تخصصی، همانطور که در این مقاله استفاده می‌شود، به احتمال زیاد موضوع تحصیلات تکمیلی یا آموزش حین کار نسبت به تحقیقات کارشناسی هستند. در این بخش چندین زیرشاخه تخصصی مورد بحث قرار گرفته است.

مکانیک در کلی ترین مفهوم، مطالعه نیروها و تأثیر آنها بر ماده است. به طور معمول، مکانیک مهندسی برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی شتاب و تغییر شکل (اعم از الاستیک و پلاستیک) اجسام تحت نیروهای شناخته شده (که بارها نیز نامیده می شوند) یا تنش ها استفاده می شود. زیرشاخه های مکانیک شامل

استاتیک، مطالعه اجسام غیر متحرک تحت بارهای شناخته شده، چگونگی تأثیر نیروها بر اجسام ساکن

دینامیک مطالعه چگونگی تأثیر نیروها بر اجسام متحرک. دینامیک شامل سینماتیک (درباره حرکت، سرعت و شتاب) و سینتیک (درباره نیروها و شتاب‌های حاصله) است.

مکانیک مواد، مطالعه چگونگی تغییر شکل مواد مختلف تحت انواع مختلف تنش

مکانیک سیالات، مطالعه نحوه واکنش سیالات به نیروها[47]

سینماتیک، مطالعه حرکت اجسام (اشیاء) و سیستم ها (گروه های اجسام)، در حالی که نیروهایی که باعث حرکت می شوند نادیده گرفته می شود. سینماتیک اغلب در طراحی و تحلیل مکانیزم ها استفاده می شود.

مکانیک پیوسته، روشی برای بکارگیری مکانیک که فرض می‌کند اجسام پیوسته هستند (به جای گسسته)

مهندسان مکانیک معمولاً از مکانیک در مراحل طراحی یا تجزیه و تحلیل مهندسی استفاده می کنند. اگر پروژه مهندسی طراحی یک وسیله نقلیه بود، ممکن است از استاتیک برای طراحی قاب وسیله نقلیه استفاده شود تا ارزیابی شود که تنش ها در کجا شدیدتر هستند. دینامیک ممکن است در هنگام طراحی موتور خودرو برای ارزیابی نیروهای موجود در پیستون ها و بادامک ها در چرخه موتور استفاده شود. مکانیک مواد ممکن است برای انتخاب مواد مناسب برای قاب و موتور استفاده شود. مکانیک سیالات ممکن است برای طراحی یک سیستم تهویه برای وسیله نقلیه (به HVAC مراجعه کنید)، یا برای طراحی سیستم ورودی برای موتور استفاده شود.

یاتاقان غلتکی، یکی از دو عضو کلاس بلبرینگ های نورد یا به اصطلاح ضد اصطکاک (عضو دیگر کلاس بلبرینگ است). مانند یک بلبرینگ، یک غلتک دارای دو مسیر شیاردار یا مسابقه است، اما توپ ها با غلتک جایگزین می شوند. غلتک ها ممکن است استوانه ای یا مخروطی کوتاه باشند. فقط بارهای شعاعی (یعنی بارهای عمود بر محور چرخش) زمانی که غلتک ها استوانه ای هستند را می توان حمل کرد، اما با غلتک های مخروطی هم بارهای شعاعی و رانشی یا محوری (یعنی موازی با محور چرخش) را می توان حمل کرد. . یک یاتاقان سوزنی دارای غلتک های استوانه ای است که نسبتاً باریک هستند و فضای بین نژادها را کاملاً پر می کنند. در بسیاری از موارد نژاد درونی کنار گذاشته می شود. از آنجا که تماس خطی بین غلتک و مسابقه وجود دارد، در حالی که در یک بلبرینگ تماس نقطه ای وجود دارد، در یک فضای معین، یک غلتک می تواند بار شعاعی بیشتری را نسبت به یاتاقان توپ حمل کند.

بلبرینگ، یکی از دو عضو کلاس بلبرینگ های نورد یا به اصطلاح ضد اصطکاک (عضو دیگر کلاس رولبرینگ است). عملکرد یک بلبرینگ اتصال دو عضو ماشین است که نسبت به یکدیگر حرکت می کنند به گونه ای که مقاومت اصطکاکی در برابر حرکت حداقل باشد. در بسیاری از کاربردها یکی از اعضا شفت چرخان و دیگری محفظه ثابت است.

سه بخش اصلی در بلبرینگ وجود دارد: دو مسابقه یا مسیرهای شیاردار حلقه مانند و تعدادی توپ فولادی سخت شده. نژادها با عرض یکسان اما قطرهای متفاوت هستند. کوچکتر که در داخل بزرگتر قرار می گیرد و روی سطح بیرونی آن شیار دارد، در سطح داخلی خود به یکی از اعضای دستگاه متصل می شود. نژاد بزرگتر دارای یک شیار در سطح داخلی خود است و در سطح بیرونی خود به عضو دیگر دستگاه متصل است. توپ ها فضای بین دو مسابقه را پر می کنند و با اصطکاک ناچیز در شیارها می غلتند. توپ ها به طور آزاد مهار می شوند و

متداول ترین بلبرینگ، با یک ردیف توپ، معمولاً به عنوان بلبرینگ شعاعی طبقه بندی می شود (یعنی بلبرینگی که برای حمل بارهای عمود بر محور چرخش طراحی شده است)، اما ظرفیت آن برای حمل بار محوری یا رانشی (یعنی. ، یک بار موازی با محور چرخش) ممکن است از ظرفیت شعاعی آن فراتر رود. یاتاقان تماس زاویه ای دارای یک طرف شیار بیرونی بریده شده است تا امکان وارد کردن توپ های بیشتری را فراهم کند، که به یاتاقان امکان می دهد بارهای محوری بزرگ را فقط در یک جهت حمل کند. این گونه بلبرینگ ها معمولاً به صورت جفت استفاده می شوند تا بارهای محوری بالا را بتوان در هر دو جهت حمل کرد. فاصله ها در یک بلبرینگ تک ردیفی به قدری کوچک است که هیچ انحراف محسوسی از شفت نسبت به یک محفظه را نمی توان در نظر گرفت. یکی از انواع یاتاقان های خود تراز دارای دو ردیف توپ و یک سطح داخلی کروی در قسمت بیرونی است. برای بارهای رانش خالص، بلبرینگ های رانش ساچمه ای وجود دارد که از دو صفحه شیاردار با گوی های بین آنها تشکیل شده است. مزیت برجسته یک بلبرینگ نسبت به بلبرینگ کشویی اصطکاک کم شروع آن است. با این حال، در سرعت‌هایی که به اندازه کافی بالا هستند تا یک لایه روغن حامل بار ایجاد شود، اصطکاک در یاتاقان‌های کشویی ممکن است کمتر از یاتاقان‌های توپ باشد.

بلبرینگ، در ساخت ماشین، یک رابط (معمولا یک تکیه گاه) که به اعضای متصل اجازه می دهد تا در یک خط مستقیم نسبت به یکدیگر بچرخند یا حرکت کنند. اغلب یکی از اعضا ثابت است و بلبرینگ به عنوان تکیه گاه برای عضو متحرک عمل می کند.

اکثر یاتاقان ها شفت های دوار را در برابر بارهای عرضی (شعاعی) یا رانش (محوری) پشتیبانی می کنند. برای به حداقل رساندن اصطکاک، سطوح تماس در یک یاتاقان ممکن است به طور جزئی یا کامل توسط یک لایه مایع (معمولاً نفت) یا گاز از هم جدا شوند. اینها بلبرینگ های کشویی هستند و بخشی از شفت که در یاتاقان می چرخد، ژورنال است. سطوح در یک بلبرینگ نیز ممکن است توسط توپ یا غلتک از هم جدا شوند. این یاتاقان‌های غلتشی شناخته می‌شوند. در تصویر، مسابقه داخلی با شفت می چرخد.

علاوه بر این، سیگنال‌های ارتعاشی بلبرینگ‌های غلتشی با المنت نورد معیوب در دو دهه اخیر بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. نیو و همکاران [14] یک مدل پویا از نقص موضعی بر روی عنصر نورد بلبرینگ تماس زاویه ای ایجاد کرد تا در مورد تأثیر نقص توپ بر ارتعاش یاتاقان بحث کند. میشرا و همکاران [15] یک مدل پویا با در نظر گرفتن تأثیر عیوب پایه یاتاقان و عناصر غلتشی بر اساس روش نمودار پیوند ایجاد کرد. Choudhury و Tandon [16] یک سیستم مجزای 3-DOF فنر-جرم-دمپر را برای ساده کردن یاتاقان نورد معرفی کردند و یک نیروی تحریک نقص با استفاده از یک دنباله پالس مستطیلی ایجاد کردند. ارسلان و آکتورک [17] یک مدل فنر جرمی را برای بررسی تأثیر سطوح معیوب و غیر معیوب عناصر غلتشی بر ارتعاش یاتاقان با در نظر گرفتن فاصله اضافی ایجاد کردند. یک سیستم جرمی فنری 3-DOF توسط ساسی و همکاران ارائه شد. [18] برای شناسایی نیروی ضربه پالس با استفاده از روش انرژی سینماتیک و بررسی تأثیرات نقص توپ بر پاسخ ارتعاشی بلبرینگ. چنگ و همکاران با در نظر گرفتن تماس بین راه آهن و توپ به عنوان یک سیستم میرایی فنر. [19] یک مدل دینامیکی غیرخطی برای بررسی سیگنال‌های ارتعاشی یاتاقان تحت گسل‌های مختلف ساخت. یانگ و همکاران [20] یک مدل محفظه روتور یاتاقان را ارائه کرد که روش اجزای محدود را با روش جرم توده‌ای ترکیب می‌کرد. پس از آن، اثرات خرابی عنصر نورد بر روی سیستم بلبرینگ روتور شبیه‌سازی شد. یوان و همکاران با مدل فنر غیرخطی در نقطه تماس عنصر و راهرو ترکیب شده است. [21] یک مدل پویا چند بدنه برای بررسی تأثیر یک نقص واحد و نقص ترکیبی (از جمله نقص توپ) در حضور اجزای مختلف یاتاقان ایجاد کرد.

به منظور بررسی ویژگی‌های ارتعاش برانگیخته شده توسط خطاهای منفرد یا چندگانه (گسل‌های مرکب) به طور همزمان در یاتاقان‌ها، مدل‌های دینامیکی مختلفی برای شبیه‌سازی و تحلیل بیشتر ایجاد شده‌اند. پاتل و همکاران [22، 23] یک مدل دینامیکی 6-DOF برای تجزیه و تحلیل ویژگی های ارتعاش خطای تک نقطه ای و گسل پیچیده در سطح حلقه داخلی و خارجی بلبرینگ شیار عمیق ساخت. یعقوب و همکاران [24] یک مدل دینامیکی نقص چند نقطه‌ای از یاتاقان خطای مرکب با در نظر گرفتن تأثیر توزیع مکان عیوب بر ویژگی‌های ارتعاش یاتاقان ایجاد کرد. با در نظر گرفتن تحریک جفت، جابجایی متغیر با زمان، و لغزش غلتک ها، وانگ و همکاران. [25] یک مدل سیستم پایه یاتاقان 4-DOF برای بررسی مکانیسم پاسخ نیروی پیچیده ناشی از خطا و تحریک جابجایی ایجاد کرد. به منظور مطالعه ویژگی‌های سیگنال‌های ارتعاشی برانگیخته شده توسط یک یاتاقان با خطای چند نقطه‌ای، ایگاراشی [26] مدل‌های خطای دو نقطه‌ای را به ترتیب در مسیر داخلی و بیرونی بلبرینگ ایجاد کرد. مدل المان محدود یک یاتاقان با خطای چند نقطه ای برای تجزیه و تحلیل فرکانس مشخصه سیگنال ارتعاش ناشی از هر نقطه خطا به طور دقیق شبیه سازی شد [27]. لیو و همکاران [28، 29] یک روش تشخیص عیب شخصی بر اساس شبیه سازی اجزای محدود و ماشین یادگیری افراطی پیشنهاد کردند. این روش می‌تواند نتایج تشخیص عیب را دقیق‌تر کند و عیوب را به‌طور مؤثرتری شناسایی کند.

اگرچه دستاوردهای تحقیقاتی زیادی در مورد ویژگی‌های پاسخ ارتعاش ناشی از یاتاقان‌های خطای مرکب، به‌ویژه خطای مرکب در سطح داخلی و خارجی راه‌راهی وجود داشته است، چند کار بر روی گسل ترکیبی روی سطح عنصر نورد و مسیر بیرونی متمرکز شده‌اند. در این مقاله، با توجه به تأثیر تحریک جفت و تحریک جابجایی متغیر با زمان، یک مدل دینامیکی 4-DOF از بلبرینگ شیار عمیق با گسل مرکب ساخته شده است. مدل با نتایج تجربی تأیید می شود. مکانیسم پاسخ ارتعاشی ناشی از گسل ترکیبی تحت شرایط مختلف بررسی می‌شود.

بقیه این مقاله به شرح زیر تنظیم شده است: در بخش 2، یک مدل دینامیکی 4-DOF از بلبرینگ شیار عمیق با خطای مرکب ایجاد شده است. در بخش 3 معادله دینامیک معرفی شده است. در بخش 4، سیگنال های شبیه سازی شده مدل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و با نتایج تجربی مقایسه می شوند. در بخش 5، پاسخ ارتعاشی گسل منفرد و مرکب تحت شرایط مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. بخش آخر نتیجه گیری را نشان می دهد.

خلاصه بسته بندی

در این مقاله نقش و اهمیت سیستم‌های بینایی ماشین در کاربردهای صنعتی تشریح می‌شود. اولین درک از چشم انداز در قالب یک مفهوم جهانی توضیح داده شده است. روش طراحی سیستم مورد بحث قرار گرفته و یک مدل بینایی ماشین عمومی گزارش شده است. چنین ماشینی شامل سیستم ها و زیرسیستم هایی است که البته به نوع کاربردها و وظایف مورد نیاز بستگی دارد. به طور کلی، عملکردهای مورد انتظار از یک ماشین بینایی عبارتند از بهره برداری و تحمیل محدودیت های محیطی یک صحنه، گرفتن تصاویر، تجزیه و تحلیل آن تصاویر گرفته شده، شناسایی اشیاء و ویژگی های خاص در هر تصویر، و شروع اقدامات بعدی. به منظور پذیرش یا رد اشیاء مربوطه. پس از اینکه یک سیستم بینایی تمام این مراحل را انجام داد، کار در دست تقریباً تکمیل شده است. در اینجا توالی و عملکرد صحیح هر سیستم و زیرسیستم از نظر کیفیت بالای تصاویر توضیح داده شده است. در عملیات، صحنه ای با محدودیت وجود دارد، اولین گام برای ماشین گرفتن تصویر، پیش پردازش تصویر، تقسیم بندی، استخراج ویژگی، طبقه بندی، بازرسی و در نهایت فعال سازی است که تعامل با صحنه مورد مطالعه است. در پایان این گزارش، کاربردهای بینایی تصویر صنعتی به تفصیل توضیح داده شده است. چنین کاربردهایی شامل حوزه بازرسی بصری خودکار (AVI)، کنترل فرآیند، شناسایی قطعات و نقش مهم در هدایت و کنترل رباتیک است. پیشرفت‌های چشم‌انداز در تولید که می‌تواند منجر به بهبود قابلیت اطمینان، کیفیت محصول و توانمندسازی فناوری برای فرآیند تولید جدید شود، ارائه شده است. نکات کلیدی در طراحی و کاربردهای سیستم بینایی ماشین نیز ارائه شده است. چنین ملاحظاتی را می توان به طور کلی در شش دسته مختلف مانند محدودیت های صحنه، اکتساب تصویر، پیش پردازش تصویر، پردازش تصویر، توجیه بینایی ماشین و در نهایت ملاحظات سیستماتیک طبقه بندی کرد. هر یک از جنبه های چنین فرآیندهایی در اینجا توضیح داده شده و شرایط مناسب برای طراحی بهینه گزارش شده است.

معرفی نیکاپایان کامجو

معرفی اتوماسیون انقلابی در تولید ایجاد کرده است که در آن عملیات پیچیده به دستورالعمل های گام به گام ساده تقسیم شده است که می تواند توسط یک ماشین تکرار شود. در چنین مکانیزمی، نیاز به مونتاژ و بازرسی سیستماتیک در فرآیندهای مختلف تولید محقق شده است. این کارها معمولاً توسط کارگران انسانی انجام می شود، اما این نوع کمبودها باعث جذابیت بیشتر سیستم بینایی ماشین شده است. انتظار ما از یک سیستم بصری این است که عملیات زیر را انجام دهد: جمع آوری و تجزیه و تحلیل تصویر، شناسایی ویژگی ها یا اشیاء خاص در آن تصویر، و بهره برداری و تحمیل محدودیت های محیطی [1].

محدودیت صحنه اولین مورد توجه برای سیستم بینایی ماشین است. وضعیت صحنه باید توسط طراح بینایی ماشین تشخیص داده شود و با توجه به کاربرد مورد نیاز چنین ماشینی ساخته شود. سخت افزار این زیر سیستم شامل منبع نور برای تصویربرداری فعال و سیستم های نوری مورد نیاز است. برای این منظور می توان از تکنیک های مختلف نورپردازی مانند نورپردازی ساختاری استفاده کرد. فرآیند سیستم بینایی با گرفتن تصویر شروع می شود که در آن نمایش داده های تصویر، سنجش تصویر و دیجیتالی شدن انجام می شود. سنجش تصویر مرحله بعدی برای به دست آوردن یک تصویر مناسب از صحنه روشن است. دیجیتالی شدن فرآیند بعدی است که در آن تصویربرداری و نمایش تصویر انجام می شود. آخرین مرحله در این فرآیند، پردازش تصویر است که در آن تصویر مناسب تری تهیه می شود.

اولین هدف این مقاله توصیف یک سیستم بینایی ماشین ساده است که می تواند در کاربردهای صنعتی به کار گرفته شود. هدف دوم، توصیف نمونه‌های معمولی از سیستم‌های بینایی در سیستم‌های تولید خودکار است. در نهایت سعی می‌کنیم با پیشنهاد سیستم‌های اکتسابی جدید، ایده‌هایی در مورد توسعه سیستم‌های بینایی ماشین جدید ارائه کنیم. در این راستا، با ظهور منابع نور لیزر مناسب، طراحی یک سیستم دید دوربین سه بعدی بر اساس روش اسکن لیزری موضوع جالبی بوده است. تلاش‌های قابل‌توجهی برای جمع‌آوری داده‌های تصویری با وضوح بالا در زمان واقعی برای ارائه اطلاعات سه بعدی با کیفیت بالا در مورد شی مورد مطالعه انجام شده است. سیستم های بینایی را می توان به عنوان یک سیستم حسگر هوشمند برای کارهای پیچیده اندازه 

اجزای اصلی یک سیستم بینایی معمولی در Refs توضیح داده شده است. [1]، [2]، [3]، [4]. چندین کار مانند اکتساب تصویر، پردازش، تقسیم بندی و تشخیص الگو قابل تصور است. نقش زیرسیستم اکتساب تصویر در یک سیستم بینایی تبدیل داده های تصویر نوری به آرایه ای از داده های عددی است که ممکن است توسط کامپیوتر دستکاری شوند. شکل 1 یک بلوک دیاگرام ساده برای چنین سیستم بینایی ماشینی را نشان می دهد. این شامل سیستم ها و زیر سیستم های مختلف است

بهره برداری از سیستم بینایی ماشین

یک سیستم بصری می تواند عملکردهای زیر را انجام دهد: جمع آوری و تجزیه و تحلیل تصویر، تشخیص یک شی یا اشیاء در یک گروه شی. همانطور که در شکل 1 مشاهده می شود، نور یک منبع صحنه را روشن می کند و یک تصویر نوری توسط حسگرهای تصویر تولید می شود. اکتساب تصویر فرآیندی است که در آن از یک آشکارساز نوری برای تولید و تبدیل تصویر نوری به تصویر دیجیتال استفاده می شود. این فرآیند شامل سنجش تصویر، نمایش داده های تصویر و

کاربردهای صنعتی

به منظور توصیف کاربردهای سیستم های بینایی ماشین؛ چهار دسته بازرسی بصری، کنترل فرآیند، شناسایی قطعات و مکانیزم‌های هدایت و کنترل رباتیک در نظر گرفته شده‌اند. در این زمینه مهم ترین وظیفه دستگاه بازرسی های بصری خودکار (AVI) است. نگرانی اصلی استفاده از ماشین تشخیص این است که قطعه مطابق با صلاحیت های مشخص شده به خوبی ساخته شده است. AVI و شناسایی قطعات نقش مهمی در آن ندارند

تحولات آینده

استفاده از تکنیک اتوماسیون برای بهبود خطوط تولید تولید و محصولات حاصل با کارایی بالا به منظور زنده ماندن در بازار رقابتی جهانی مطلوب است. برای اینکه بتوان این اتوماسیون را به شیوه ای انعطاف پذیرتر انجام داد، باید ویژگی انعطاف پذیری را نیز به اتوماسیون اضافه کرد. بنابراین، تولید انعطاف پذیر خودکار توصیه می شود و انعطاف پذیری با ایجاد قابلیت برنامه ریزی برای اتوماسیون، ماشین آلات به هم پیوسته و

نکات کلیدی در طراحی و کاربردها

جنبه های مختلف یک سیستم بینایی ماشین در شکل 2 نشان داده شده است. همانطور که در شکل 2 مشاهده می شود، شامل بررسی صحنه، دریافت تصویر، پیش پردازش تصویر و پردازش پس از آن است. در هر طراحی بهینه، باید ملاحظات سیستماتیک و توجیه بینایی ماشین را برای هر کاربرد در نظر گرفت. گرفتن تصویر یکی از مهمترین فرآیندها برای عملکرد سیستم بینایی ماشین است، زیرا با در دست داشتن یک تصویر با کیفیت بالا، پردازش و بسته بندی

خلاصه

یک سیستم بینایی ماشین همه منظوره با کاربردهای صنعتی آن شرح داده شد. چنین ماشینی باید در صحنه منعطف باشد تا بتواند در محیط‌های تقریباً نامحدود حاوی اجسام نامشخص، که تا حدی یکدیگر را مسدود می‌کنند، کار کند. نسل اول سیستم بینایی (اوایل سال 1970) دارای اکتساب 2 بعدی و نسل دوم دارای قابلیت اکتساب و پردازش 3 بعدی بود. به نظر ما سیستم بینایی نسل بعدی

معرفی اتوماسیون انقلابی در تولید ایجاد کرده است که در آن عملیات پیچیده به دستورالعمل های گام به گام ساده تقسیم شده است که می تواند توسط یک ماشین تکرار شود. در چنین مکانیزمی، نیاز به مونتاژ و بازرسی سیستماتیک در فرآیندهای مختلف تولید محقق شده است. این کارها معمولاً توسط کارگران انسانی انجام می شود، اما این نوع کمبودها باعث جذابیت بیشتر سیستم بینایی ماشین شده است. انتظار ما از یک سیستم بصری این است که عملیات زیر را انجام دهد: جمع آوری و تجزیه و تحلیل تصویر، شناسایی ویژگی ها یا اشیاء خاص در آن تصویر، و بهره برداری و تحمیل محدودیت های محیطی [1].

قدردانی

این پروژه تا حدی توسط دانشگاه صنعتی شریف تامین می شود. نویسندگان از شورای پژوهشی برای کمک هزینه ای که به این تحقیق اختصاص داده است قدردانی می کنند.

باستوچ سی ام. تکنیک هایی برای تولید زمان واقعی تصاویر محدوده. در: مجموعه مقالات روی بینایی کامپیوتر و الگوی ...

ادواردز جی. بینایی ماشین و ادغام آن با سیستم های CIM در صنعت تولید الکترونیک. به کمک کامپیوتر ...

کرامول RL. حسگر و پردازنده ربات را قادر می سازد تا ببیند و درک کند. دنیای فوکوس لیزری...

کانون توجه در رباتیک، طراحی سیستم ویژن، می...

Spotlight، Vision System Design، جولای...

منابع بیشتری در نسخه متن کامل این مقاله موجود است

ایجاد یک بیانیه

درنگ نکن Suysel dePedro Cunningham، مالک شرکت طراحی داخلی Tilton Fenwick، می‌گوید: «آن اتاق، لحظه‌ای قدرتمند است که شخصی وارد خانه شما می‌شود. "این می تواند چیزهای زیادی در مورد شخصیت و سلیقه طراحی شما بگوید."

به همین دلیل، روکش دیواری که ممکن است برای یک اتاق نشیمن یا اتاق خواب بیش از حد به نظر برسد، ممکن است در یک سرسرا ایده آل باشد. او گفت: «این جایی است که می‌توانید یک رنگ پررنگ، یک لاک یا دکوراسیون کاغذ دیواری را برای یک لحظه «وای» که ممکن است در یک اتاق نشیمن بزرگ از آن بترسید بسازید.

یک مزیت اضافه؟ پوشش‌ها و پوشش‌های دیواری گران‌قیمت هستند، اما از آنجایی که سرسراها معمولاً کوچک هستند، این محصولات اغلب می‌توانند بدون شکستگی نصب شوند.

طراحی به روال شما

با چند قطعه کلیدی مبلمان و لوازم جانبی، می توانید ترتیب ورود و خروج روزانه خود را نسیم کنید. آقای فورد گفت: «معمولاً فضای بزرگی نیست، بنابراین شما با تعداد محدودی قطعه کار می کنید. آقای فورد گفت: اگر شما از آن دسته افرادی هستید که دوست دارید وقتی وارد در می شوید همه چیز را رها کنید، "یک کنسول با کشو عالی است، زیرا مکان خوبی برای پنهان کردن کلیدها و نامه هایتان است." یا در غیاب کشو، یک کاسه، سینی یا سایر ظرف‌های مجسمه‌سازی می‌تواند به‌عنوان وسیله‌ای برای کمک به نظم بخشیدن به کارها باشد.

یک نیمکت یا یک یا دو چهارپایه که زیر کنسول قرار می‌گیرند، می‌توانند جایی برای نشستن در حالی که کفش‌ها را بسته‌اند، در حالی که کمترین فضای کف را اشغال می‌کنند، فراهم کند.

آقای فورد گفت که یکی دیگر از عناصر مفید، آینه دیواری است. "این آخرین فرصت را به شما می دهد تا قبل از اینکه از در بیرون بروید، خود را بررسی کنید."

برای آب و هوا برنامه ریزی کنید

به عنوان اولین فضایی که مردم از بیرون وارد می شوند، سرسرا باید با چیزهای زیادی دست و پنجه نرم کند - یخ، برف، آب باران، گل و لای و هر چیز دیگری که مادر طبیعت تصمیم دارد تحویل دهد. برای جلوگیری از نفوذ این چیزها به بقیه خانه، باید جلوی درب خانه با آنها برخورد کنید.

تلاش حتی قبل از عبور از آستانه آغاز می شود. آقای فورد گفت: "من دوست دارم یک تشک بیرون از در داشته باشم، تا مردم بتوانند حتی قبل از ورود به داخل، پاهای خود را پاک کنند."

در داخل، می توانید با یک فرش داخلی و خارجی پیگیری کنید. پایه چتر نه تنها چترها را در دسترس نگه می دارد، بلکه از تخلیه چترهای مرطوب روی زمین نیز جلوگیری می کند. سطل‌ها یا سبدهای ذخیره‌سازی که می‌توان آن‌ها را در زیر کنسول قرار داد (اگر فضا توسط مدفوع اشغال نشود)، می‌تواند حاوی کلاه و دستکش خیس باشد. اگر سرسرا شما کمد ندارد، قلاب کت یا قفسه بخرید. اینها همه قطعات کاربردی هستند که می توانند به عنوان عناصر تزئینی نیز کارایی مضاعف داشته باشند.

پالت را ایجاد کنید

شما می‌توانید رنگ‌ها، الگوها و پوشش‌های فلزی را به صورت آنلاین ببینید، اما تصاویر دیجیتالی تقریبی از ظاهر چیزهای واقعی هستند. در صورت امکان، تراشه‌های رنگی، نمونه‌های پارچه و نمونه‌های مواد را سفارش دهید تا مطمئن شوید محصولات نهایی انتظارات شما را برآورده می‌کنند. آقای کلینبرگ گفت: «شما می‌توانید نمونه‌ها را از اکثر فروشندگان سفارش دهید، و این همیشه بهترین است. او اضافه کرد: «برخی رنگ‌ها با هم ترکیب می‌شوند»، وقتی روی صفحه نمایش مشاهده می‌شوند، و تشخیص رنگ‌های سرد و گرم دشوار است.

فقط به نمونه ها به صورت مجزا نگاه نکنید. آنها را به تخته سنجاق کنید یا در سینی بگذارید تا هاب استدیو ببینید چقدر با هم کار می کنند. آقای کلینبرگ گفت: "همه سبزها با هم خوب بازی می کنند." "همه بلوزها می جنگند." قرار دادن نمونه ها در کنار هم راهی است برای دیدن اینکه آیا رنگ ها و الگوهای مختلف در هماهنگی یا تنش زندگی می کنند.

خانم همپتون گاهی یک قدم جلوتر می رود. او گفت: «هنگامی که روی طرح پارچه کار می‌کنیم، پارچه را روی دستگاه کپی می‌گذاریم، آن را کوچک می‌کنیم، آن را به شکل مناسب برای پلان زمین برش می‌دهیم و آن را چسبانده می‌کنیم، بنابراین می‌توانیم ببینیم که چگونه پارچه های مختلف در اتاق پخش می شوند.

با دیوارها رفتار کنید

رنگ‌های رنگ به دلیل ظاهر شدن رنگ‌های مختلف در شرایط نوری مختلف (و ظاهراً بین رنگ‌فروشی به خانه تغییر می‌کنند) بدنام هستند. این اثر تنها زمانی تقویت می شود که آن را روی چهار دیوار بکشید. به همین دلیل، هرگز ایده خوبی نیست که وقتی برای اولین بار تراشه را در فروشگاه می بینید، به رنگ رنگ متعهد شوید. به بزرگترین تراشه ای که می توانید در اتاقی که می خواهید رنگ کنید، نگاه کنید. بهتر است، تکه های نمونه بزرگ را روی دیوارها یا روی تخته هایی که می توان آنها را جابجا کرد نقاشی کنید و آنها را در ساعات مختلف روز مشاهده کنید.

توجه: تا زمانی که رنگ را قبل از رنگ آمیزی کل اتاق آزمایش می کنید، دلیلی برای ترس از رنگ های پررنگ و اشباع وجود ندارد.

پس از انتخاب رنگ، شین را انتخاب کنید. رنگ‌های مات یا مسطح ظاهری دلپذیر دارند که عیوب دیوار را نیز پنهان می‌کند، اما نگهداری، تمیز کردن و لمس کردن آن‌ها دشوار است. خانم همپتون، که رنگی با پوسته تخم مرغ یا ساتن را ترجیح می‌دهد که کمی براق‌تر باشد و تمیز کردن آن آسان‌تر باشد، می‌گوید: «به طور کلی دیوارهای مات را انجام نمی‌دهم.

قرنیزها، قالب‌ها، درها و سایر تزئینات را می‌توان به همان رنگ اتاق رنگ کرد تا از نظر بصری عقب‌نشینی کنند، یا یک رنگ متضاد - معمولاً سفید مایل به رنگ در اتاقی با دیوارهای رنگی - برای ایجاد ویژگی بیشتر. تریم را می توان با درخشندگی متفاوتی نسبت به دیوارها رنگ آمیزی کرد. یک براق نیمه براق در عین دوام بیشتر به قالب‌ها توجه بیشتری می‌کند.

شما همچنین باید تصمیم بگیرید که چگونه می خواهید با سقف رفتار کنید. می‌توانید آن را به رنگ سفید برای طراحی دکوراسیون داخلی حس واضح و یا همان رنگ دیوارها برای احساس پیله رنگ کنید. استفاده از جلای مات یا صاف ایمن است زیرا به ندرت انگشتان کثیف یا اشیاء لکه‌زای سقف را لمس می‌کنند. اگر سطح کاملاً صاف باشد، می توان آن را با روکش براق به عنوان یک ویژگی طراحی که نور را به داخل فضای نشیمن منعکس می کند، رنگ آمیزی کرد. (اگر سقف شما صاف نیست، این کار را نکنید - براق بودن آن فقط عیوب را برجسته می کند.)

برای چیزهای غیرمنتظره، نگاهی فراتر از رنگ را در نظر بگیرید. تولیدکنندگان گزینه‌های زیادی از جمله کاغذ دیواری طرح‌دار، پارچه‌های چمنی، پارچه‌های اثاثه یا لوازم داخلی، پوشش‌های چوبی و حتی روکش‌های سنگی و آجری را ارائه می‌دهند.

نقل مکان به یک خانه جدید می تواند یکی از لذت های بزرگ زندگی باشد، اما همچنین می تواند زمان عدم اطمینان باشد، به خصوص در مورد دکوراسیون. چگونه فضای خود را به بهترین شکل در می آورید در حالی که منعکس کننده حس شخصی شما از سبک است؟ این کار را به خوبی انجام دهید و در نهایت خانه ای راحت و شاد خواهید داشت. این کار را ضعیف انجام دهید و در نهایت با انبوهی از مبلمان، پارچه ها و رنگ های رنگی مواجه خواهید شد که هرگز به یک کل دلپذیر تبدیل نمی شوند. با کمی برنامه ریزی و با پیروی از همان مراحلی که طراحان داخلی حرفه ای استفاده می کنند، شانس موفقیت بسیار بیشتری خواهید داشت.

از فروشگاه مبلمان شروع نکنید

بسیاری این توصیه را شنیده اند که هنگام گرسنگی از خرید مواد غذایی اجتناب کنید، زیرا منجر به انتخاب های ضعیف می شود. همین امر در مورد فروشگاه های مبلمان نیز صدق می کند - با وحشت به خرید نروید، فقط به این دلیل که خانه خالی دارید. بله، شما به یک مبل نیاز دارید. اما اگر بخش راه راه صورتی را فقط به این دلیل که آن را در فروشگاه دوست دارید انتخاب کنید، بدون اینکه اندازه گیری کنید یا به بقیه اتاق فکر کنید، به آن گیر کرده اید. بقیه اتاق باید اطراف آن مبل ساخته شود، و اگر برای فضا خیلی بزرگ باشد، برای همیشه ناخوشایند به نظر می رسد.

از اتاقی که می‌خواهید تجهیز کنید، مجهز به یک نوار اندازه‌گیری و یک دفترچه یادداشت شروع کنید.

اندازه گیری های خود را بدانید

تطبیق مقیاس مبلمان با مقیاس یک اتاق بسیار مهم است. یک مبل سکشنال عمیق می تواند به راحتی بر یک اتاق کوچک غلبه کند و صندلی های شیک می توانند در یک اتاق زیر شیروانی کاملاً باز گم شوند. قبل از شروع طراحی، طول و عرض هر اتاقی را که می‌خواهید تزئین کنید، به همراه ارتفاع سقف و عناصری که می‌توانند مانع ایجاد شوند مانند پله‌ها، ستون‌ها، رادیاتورها و سایر موانع اندازه‌گیری کنید. همچنین ایده خوبی است که دهانه های پنجره را به همراه فضای دیوار زیر، بالا و کناره های هر یک اندازه بگیرید تا برای پوشش پنجره آماده شوید.

اولین اشتباهی که اکثر مردم مرتکب می شوند این است که چیزهایی با اندازه نامناسب می خرند - مبل هایی که در اتاق جا نمی شوند، مبل هایی که از درها جا نمی شوند، میزهایی که خیلی کوچک هستند، میزهایی که خیلی بزرگ هستند، میزهای خواب. دیوید کلینبرگ، بنیانگذار شرکت طراحی داخلی نیویورک، دیوید کلینبرگ دیزاین اسوشیتیس، گفت. اندازه گیری دقیق فضای شما می تواند به جلوگیری از چنین مشکلاتی کمک کند.

یک طرح طبقاتی ایجاد کنید

هنگامی که اندازه‌گیری‌های اتاق خود را انجام دادید، وقت آن است که از آن‌ها با یک پلان طبقه استفاده کنید که به شما دید پرنده‌ای از کل خانه می‌دهد. الکسا همپتون، رئیس مارک همپتون، شرکت طراحی داخلی نیویورک که توسط پدرش تأسیس شده است، گفت: "هر شغلی باید با یک نقشه طبقه شروع شود." "شما باید فضا را بشناسید."

یکی از گزینه ها این است که یک پلان طبقات را به روش قدیمی، با کاغذ، مداد و خط کش بکشید. با این حال، اکثر طراحان حرفه ای از نرم افزارهای طراحی مانند اتوکد استفاده می کنند. در بین این دو حالت افراطی، برنامه‌هایی قرار دارند که هدفشان ایجاد پلان‌های ساده برای صاحبان خانه است (حتی برخی اندازه‌گیری‌ها را با دوربین گوشی هوشمندتان به‌طور خودکار انجام می‌دهند، اما آن اعداد را دوباره بررسی کنید)، از جمله Magicplan، Floor Plan Creator و RoomScan Pro.

هنگامی که طرح کلی فضا را به دست آوردید، شروع به آزمایش با قرار دادن مبلمان کنید و مطمئن شوید که ردپای هر قطعه متناسب با اندازه طراحی باشد.

تصمیم بگیرید که چگونه می خواهید زندگی کنید

این بخش مشکل است و هیچ پاسخ درست یا غلطی وجود ندارد. اتاق ها می توانند سنتی یا مدرن، رسمی یا آرام و از نظر بصری گرم یا خنک باشند. خانم همپتون گفت: "در حد توان خود، باید سعی کنید تشخیص دهید که دوست دارید در یک فضای معین چگونه زندگی کنید." "چه کاری انجام خواهی داد؟ چند نفر اونجا زندگی می کنند؟ بچه ها هستن؟ آرزوهایت برای اینکه چگونه دوست داری زندگی کنی چیست؟"

به عنوان مثال، دکوراسیون خانه برای کسی که به طور منظم مهمانی های شام بزرگ را برگزار می کند، باید با خانه شخصی که هر شب در رستوران غذا می خورد متفاوت باشد. فردی که قصد دارد میزبان جمع آوری کمک های مالی باشکوه باشد، باید اتاق نشیمن متفاوتی نسبت به فردی که فقط رویای تصادف در مقابل تلویزیون را دارد، داشته باشد.

Pros را کپی کنید

به کتاب ها و مجلات طراحی و همچنین منابع آنلاین مانند هاب استدیو  Houzz، Pinterest و Instagram نگاه کنید تا سبک شخصی خود را تیز کنید. براد فورد، طراح داخلی در شهر نیویورک، گفت: "سبکی را که بیشتر به آن پاسخ می دهید، بیابید." و پرونده ای از تصاویر مورد علاقه خود را تهیه کنید.

آقای کلینبرگ توصیه کرد، هنگامی که تصاویری را که دوست دارید دارید، جزئیات را مطالعه کنید. او گفت: "ببینید که در کجا از الگو استفاده می شود در مقابل جاهایی که جامدات استفاده می شود، و در کجا می توان از رنگ با موفقیت استفاده کرد یا خیر." همچنین به همه چیز از نوع مبلمانی که ممکن است بخواهید گرفته تا استراتژی بالقوه پوشش پنجره کمک کند.

نوار آن را خارج کنید

برای برداشتن ایده‌ها در مورد پلان یک گام جلوتر، از نوار نقاش در فضای واقعی استفاده کنید تا جایی که مبلمان روی زمین و روی دیوار قرار می‌گیرند.

آن مکسول فاستر، مالک شرکت طراحی داخلی نیویورک Tilton Fenwick می گوید: «ما از نوار آبی روی زمین برای بیرون آوردن عناصر مختلف استفاده می کنیم. «قالیچه کجا خواهد بود؟ آیا نیاز به برش دارد؟ میز قهوه تا کجا بیرون می آید؟ حتی اگر ما همه چیز را تا یک شانزدهم اینچ در طرح مبلمان داریم، چیزی در مورد تجسم آن در فضا و توانایی راه رفتن در اطراف وجود دارد.

بودجه را توسعه دهید

هیچ راهی برای دور زدن ریاضی وجود ندارد: اگر روی یک صندلی غیرمنتظره گران قیمت بپرید، پول کمتری برای بقیه خانه خواهید داشت. آقای فورد گفت: "شما می خواهید مطمئن شوید که در مورد نحوه خرج کردن پول خود استراتژیک عمل می کنید." "یک بودجه به شما یک نقشه راه برای نحوه تقسیم هزینه ها بین اتاق ها می دهد." او خاطرنشان کرد، اگر میز ناهارخوری بی نظیری پیدا کردید، همچنان می توانید استثنا قائل شوید، اما برای پرداخت هزینه آن باید به این فکر کنید که کجا می توانید کم کنید.

مراحل را برنامه ریزی کنید

به پایان رساندن دیوارهای گچی، اصلاح کف چوبی سخت و رنگ آمیزی سقف ها همه کار نامرتب است. در صورت امکان، بهتر است قبل از جابجایی هر گونه مبلمان یا لوازم جانبی در فضا، این نوع کار دکوراسیون را تکمیل کنید.

اگر نمی توان از آن اجتناب کرد، مبلمان بزرگ را زیر پارچه های پلاستیکی و لوازم جانبی در جعبه ها با نوار چسب ببندید تا از آنها محافظت شود.

انتخاب نوع مناسب قالب برای عملیات برش قالب چرخشی نیاز به یک رویکرد جامع دارد. تولیدکنندگان و ماشین‌فروشی‌ها باید نه تنها مواد برش‌شده و مشخصات مورد نیاز، بلکه هزینه‌های اولیه و کلی سرمایه‌گذاری و زمان‌های بهینه تولید و چرخش را نیز در نظر بگیرند.

قالب‌های انعطاف‌پذیر تراشکاری عموماً برای مواد آسان‌تر و کم ساینده‌تر و کارکردهای کوتاه‌تر مناسب هستند، در حالی که قالب‌های جامد برای مواد سخت‌تر و ساینده‌تر و دوره‌های تولید طولانی‌مدت و بزرگ مناسب‌تر هستند. اگرچه سرمایه گذاری اولیه در فناوری قالب های انعطاف پذیر به دلیل گران بودن سیلندرهای مغناطیسی گران تر از قالب های جامد است، خرید مجدد قطعه قالب انعطاف پذیر ارزان قیمت می تواند در دراز مدت مقرون به صرفه تر باشد. از سوی دیگر، ساخت قالب‌های جامد ممکن است پرهزینه‌تر باشد، اما هنگام برش طرح‌های ثابت در مقادیر زیاد، هزینه قالب‌های جامد ممکن است توجیه شود زیرا احتمال کمتری دارد که قالب‌ها در اواسط تولید به جایگزینی نیاز داشته باشند. علاوه بر این، قالب های جامد مانند سیلندرهای مغناطیسی لازم برای قالب های انعطاف پذیر، به سرمایه گذاری زیادی در اجزای مکمل نیاز ندارند. قالب‌های انعطاف‌پذیر ممکن است ساده‌تر و سریع‌تر تهیه شوند، اما بیشتر در معرض خستگی هستند و نیاز به تعویض دارند. قالب های جامد ممکن است زمان طولانی تری داشته باشند، اما دوام بیشتری دارند و احتمالاً در چرخه های تولید بیشتر دوام می آورند.

اینها برخی از ملاحظاتی است که ممکن است هنگام تصمیم گیری بین قالب های چرخشی انعطاف پذیر یا جامد برای کاربرد برش قالب دوار در نظر گرفته شود.

برش دای چرخشی یک فرآیند ساخت همه کاره است که برای کاربردهای مختلف از برچسب ها و واشرهای قالب ساده گرفته تا قطعات پیچیده و چند لایه مناسب است. این می تواند بر روی طیف گسترده ای از مواد، از جمله فلز نازک، پلاستیک، کاغذ، فوم، پارچه، و ورقه ورقه استفاده شود و چندین قابلیت مختلف برش قالب مانند فلز به فلز، برش بوسه و سوراخ کردن را ارائه می دهد.

قالب برش فلز به فلز: برای مواد آستردار یا چند لایه، نوعی قالب است که در آن قالب طرح را در کل مواد، از جمله، اما نه محدود به، روی، چسب و لایه مواد پشتیبان، برش می دهد. طراحی به طور کامل از وب جدا شده است.

برش بوسه: برای مواد آستردار، نوعی برش قالب است که در آن قالب طرح را از طریق لایه‌های صورت و مواد چسبنده، اما نه لایه مواد پشتی، را برش می‌دهد. طرح به طور کامل از وب جدا نشده است، اما به راحتی می توان آن را از لایه پشتی دست نخورده حذف کرد.

سوراخ کردن: نوعی از برش قالب که در آن طرح دای کات توسط یک سری سوراخ های پانچ شده بر روی مواد وب ثابت می شود. طرح به طور کامل از وب جدا نشده است، اما می توان به راحتی از مواد در امتداد خطوط سوراخ شده جدا شد.

پرس های برش دای دوار همچنین می توانند چندین ایستگاه برش و قالب را به کار گیرند. این پیکربندی اجازه می دهد تا چندین عملیات مختلف در راستای عملیات برش قالب اولیه مانند برش، امتیازدهی و لمینیت انجام شود. این رویکرد نیاز به مشارکت اپراتور را کاهش می دهد و زمان هدایت و چرخش را کوتاه می کند.

مزایای استفاده از قالب های چرخشی

در مقایسه با سایر انواع برش قالب، برش دای دوار چندین مزیت را ارائه می دهد. این شامل:

برش های دقیق و یکنواخت

کاهش ضایعات مواد

کاهش زمان تحویل

زمان چرخش سریع

تولید با حجم بالا

پرس های دای برش روتاری قادرند طیف وسیعی از طرح ها را با دقت و دقت بالایی برش دهند. از آنجایی که طرح از قبل در قالب حک شده است، بر روی یک پرس چرخشی که به خوبی تنظیم شده است، قطعات به راحتی و به طور مکرر تولید می شوند. دقت فعال‌شده توسط این فرآیند همچنین به کاهش ضایعات مواد کمک می‌کند، زیرا طرح‌های برش قالب را می‌توان با فاصله محکم‌تری در کنار هم قرار داد.

قالب های چرخشی قابل تعویض به راحتی در پرس های دوار تعویض می شوند که باعث کاهش زمان خرابی بین تولید طرح ها و فرآیندهای مختلف می شود. دوام قالب ها همچنین نیاز به جایگزینی را در طول دوره های تولید کاهش می دهد و زمان تولید را کوتاه تر می کند. علاوه بر این، قالب‌ها می‌توانند طرح‌های پیچیده و مواد چند لایه را مدیریت کنند، و در قالب‌های جامد، می‌توانند چندین ارتفاع و زاویه تیغه (یعنی قابلیت‌های مختلف برش) روی یک ابزار داشته باشند.

در مقایسه با قالب برش تخت، که از روش پرس و استمپ استارت-استاپ استفاده می‌کند، و برش لیزری، که نیاز به تنظیم ثابت سرعت و عمق برش در سراسر طراحی دارد، برش دای چرخشی کارآمدتر است و  نیکا پیکی خروجی‌های تولید سریع‌تر و بزرگ‌تر را ممکن می‌سازد. این مزایا به دلیل فشار ثابت و مداوم، تغذیه وب و چرخش سیلندر است. پرس های چرخشی همچنین می توانند چندین عملیات ساخت را در یک چرخه انجام دهند که بیشتر به زمان چرخش سریع کمک می کند.

برش قالب یک فرآیند ساخت است که دستگاه فرز برای تبدیل مواد با برش، شکل دادن و برش دادن آن به اشکال و طرح های سفارشی استفاده می شود. به دلیل تطبیق پذیری و قابلیت سفارشی سازی، این فرآیند برای طیف وسیعی از مواد و در انواع کاربردهای تولیدی، از برچسب ها گرفته تا واشرها و سپرهای حرارتی مناسب است.

امروزه انواع مختلفی از فرآیندهای برش قالب استفاده می شود، از جمله قالب های تخت، لیزر و قالب های چرخشی. به طور کلی، نام این فرآیند ویژگی‌های آن را نشان می‌دهد: برش قالب تخت از قالب و پرس تخت استفاده می‌کند، لیزر شامل استفاده از دستگاه برش لیزری با سرعت بالا است، و روتاری از قالب‌های چرخشی استوانه‌ای و پرس چرخشی استفاده می‌کند. الزامات و مشخصات خواسته شده توسط یک برنامه برش قالب خاص - به عنوان مثال، مواد، اندازه، تحمل ها، هزینه ها، زمان چرخش و غیره - به تعیین مناسب ترین نوع فرآیند برش قالب برای استفاده برای آن کمک می کند.

در حالی که هر نوع مزایا و معایب خود را در تولید دارد، این مقاله بر روی فرآیند برش دای دوار تمرکز دارد، اصول اولیه فرآیند و اجزاء و مکانیک دستگاه برش دای دوار را تشریح می‌کند. علاوه بر این، این مقاله به بررسی قابلیت‌های مختلف برش قالب چرخشی و مزایا و محدودیت‌های این فرآیند می‌پردازد.

پرس و فرآیند دای کاتر چرخشی

برای اینکه فرآیند برش دای چرخشی بدون مشکل و با ظرفیت بهینه اجرا شود، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شود، مانند پیکربندی و تنظیمات دستگاه برش دوار، ماده برش و خواص آن و همچنین نوع قالب برش دوار مورد استفاده. .

مروری بر اجزای مطبوعات و مکانیک در سیستم برشکاری

برش دای چرخشی نوعی از قالب است که از قالب های استوانه ای طراحی شده سفارشی استفاده می کند که برای تبدیل مواد به پرس دوار چسبانده می شود. تار - یعنی مواد منعطف، عموماً به صورت رول یا ورق انفرادی - وارد ایستگاه برش قالب پرس می شود که شامل یک استوانه قالب برش و یک استوانه سندان سخت شده است که در جهت مخالف در امتداد محورهای افقی خود می چرخند. قالب برش چرخشی قابل تعویض، که می تواند یک قالب انعطاف پذیر یا جامد باشد، به عنوان ماشین ابزاری عمل می کند که عملیات برش واقعی را اجرا می کند، در حالی که استوانه سندان به عنوان سطحی عمل می کند که قالب برش آن را روی آن انجام می دهد. همانطور که تار از طریق ایستگاه بین استوانه قالب چرخان و استوانه سندان تغذیه می شود، لبه قالب برش تار را در برابر استوانه سندان فشرده می کند تا زمانی که لبه از مواد عبور کند. این عمل باعث ایجاد برش، شکاف یا سوراخ های مورد نظر می شود. پس از آن، وب یا بر روی یک دوک پیچیده می شود یا به قسمت های مجزا جدا می شود.

در دستگاه‌های برش دای دوار، سیلندرها و شبکه با سرعت یکسانی اجرا می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که برش‌های قالب به درستی تراز شده‌اند و در تمام طول مواد یکنواخت و یکنواخت هستند. به طور معمول یک سری چرخ دنده، قالب را با تغذیه پرس به موقع می چرخاند، اما ماشین ها همچنین می توانند از موتورهای سروو و کنترل ها برای دستیابی به دقت و سازگاری بیشتر استفاده کنند.

ملاحظات مواد دستگاه برش دوار

برش دای روتاری برای انواع مواد از جمله فلز نازک، پلاستیک، کاغذ، فوم، پارچه و لمینت ها مناسب است. نوع ماده وب تبدیل شده و خواص آن تا حد زیادی تعیین کننده پیکربندی و تنظیمات بهینه پرس و ایستگاه برش قالب چرخشی و همچنین طراحی قالب دوار است.

در برش دای چرخشی، فاصله (یعنی شکاف بین سیلندر قالب برش و سیلندر سندان) در فشار معمولی (یعنی فشار اولیه) به فشار برشی کمک می کند که در حین عبور از ایستگاه برش بر روی تار اعمال می شود. فاصله برای یک ماده خاص بر اساس ضخامت و تراکم پذیری آن تنظیم می شود. اگر فاصله خیلی کوچک باشد، ممکن است باعث اعمال فشار بیش از حد برش، برش‌های قالب سنگین‌تر، و تسریع خستگی برای اجزای دستگاه شود. و اگر فاصله بیش از حد بزرگ باشد، قالب برش ممکن است فشار کافی برای برش مناسب تار را وارد نکند.

خواص این ماده همچنین بر طراحی قالب برش دوار مانند هندسه لبه برش و زاویه اریب آن تأثیر می گذارد. ضخامت و تراکم پذیری آن به تعیین ارتفاع و زاویه تیغه برش ضروری کمک می کند. به عنوان مثال، هنگام برش مواد سخت‌تر و ضخیم‌تر، ارتفاع تیغه مورد نیاز بسیار بیشتر و زاویه آن تندتر است، در حالی که مواد نازک‌تر به ارتفاع و زاویه بسیار کم‌تری نیاز دارند. مواد چندلایه همچنین ممکن است چندین ارتفاع و زوایای مختلف را روی یک قالب ایجاد کنند و مواد پیچیده یا دشوار ممکن است نیاز به عملیات سطحی یا کاربردهای پوشش خاصی داشته باشند.

همان خواص مواد به تعیین نوع قالب دوار (به عنوان مثال انعطاف پذیر یا جامد) که برای یک کاربرد تراشکاری مناسب تر است کمک می کند. مواد نازک‌تر مانند کاغذ یا فیلم را می‌توان با قالب‌های انعطاف‌پذیر یا جامد برش داد، در حالی که مواد ضخیم‌تر، سخت‌تر و ساینده‌تر معمولاً فقط با قالب‌های چرخشی جامد تبدیل می‌شوند.