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Was ist ein 3D-Betrachter?

Ein 3D-Betrachter ist eine Software, die 3D-Bilder wie Konstruktionsdaten (3D-CAD-Daten) und 3D-Zeichen anzeigt, was in den letzten Jahren immer häufiger der Fall ist.

Sie können 3D-Modelle anzeigen, die mit spezieller Software erstellt wurden, z. B. 3D-Daten, die mit 3D-CAD erstellt wurden, und ermöglichen es dem Benutzer, die Form aus verschiedenen Richtungen zu drehen, zu bewegen, zu vergrößern und zu verkleinern und zu überprüfen.

Metaverse, ein virtueller Raum, kann auch als 3D-Betrachter für die Betrachtung von Software betrachtet werden.

Er kann auch mit dem Hintergrund kombiniert und angezeigt werden. Der Betrachter hat nur die Funktion der Anzeige von 3D-Modellen und verfügt über keine Bearbeitungsfunktionen.

Anwendungen des 3D-Betrachters

Der 3D-Betrachter wird auf der Konstruktionsseite zur Überprüfung von 3D-Modellen verwendet, die mit 3D-CAD erstellt wurden. Er wird auch verwendet, um 3D-Modelle mit guter Sichtbarkeit zu präsentieren, wenn Kunden Übersichten erklärt werden. Er kann stressfrei auf einem leicht zu transportierenden mobilen Computer angezeigt werden.

Aus 3D-Modellen können Figuren wie V-Tuber erstellt werden, und mit dem 3D-Betrachter können der Hintergrund und mehrere Figuren gleichzeitig bewegt oder verschiedene Bilder (Videos) erzeugt werden, z. B. Schatten durch Einschalten von Lichtern.

Funktionsweise des 3D-Betrachters

Mit 3D-CAD erstellte 3D-Modelle können natürlich auch mit 3D-CAD angezeigt werden. Warum also sind 3D-Betrachter so beliebt?

Die Hauptgründe sind, dass die 3D-CAD-Software selbst sehr teuer ist und einen leistungsstarken Computer (Workstation) erfordert, um bequem arbeiten zu können.

Die Prüfer haben nicht unbedingt 3D-CAD, eine spezielle und teure Software. Hier kommen kostenlose 3D-Betrachter ins Spiel, die keinen sehr leistungsfähigen Computer benötigen.

Die meisten 3D-Betrachter unterstützen mehrere Erweiterungen, aber es ist wichtig zu beachten, dass sie mit der Erweiterung des verwendeten 3D-Modells übereinstimmen müssen, um es betrachten zu können.

Eine zunehmende Anzahl neuerer 3D-CADs kann in 3D-PDF, der 3D-Version des allgemein verwendeten PDF, gespeichert werden, und auch Adobes Acrobat kann als 3D-Betrachter verwendet werden.

Was ist ein 3D-Scanner?

Ein 3D-Scanner ist ein Gerät, mit dem 3D-Scans durchgeführt werden können.

3D-Scannen bezieht sich auf die Technologie der Erfassung formbezogener Daten von realen Objekten und Umgebungen, um digitale 3D-Modelle zu erstellen. Ein ähnlicher Begriff ist 3D-Drucker, der Umwandlungen in umgekehrter Richtung durchführt: Ein 3D-Scanner ist ein Gerät zur Umwandlung von Objekten in digitale Daten, während ein 3D-Drucker ein Gerät zur Umwandlung von digitalen Daten in Objekte ist.

Anwendungen von 3D-Scannern

3D-Scanner werden in der Fertigungsindustrie häufig eingesetzt. Zum einen sind sie als Qualitätsprüfungsinstrumente nützlich. Die Inspektion industrieller Produkte erfordert Dimensionsmessungen mit einer Vielzahl von Messinstrumenten. Die Verwendung mehrerer Messinstrumente erfordert jedoch Fachkenntnisse im Umgang mit jedem einzelnen Instrument und viel Zeit für den Messvorgang.

Wird das Prüfobjekt mit einem 3D-Scanner in 3D-Daten umgewandelt, können selbst komplexe Teile anhand der digitalen Daten maßlich vermessen werden. Außerdem können Vergleiche mit dem entworfenen 3D-Modell angestellt werden. Neben der Qualitätsprüfung werden 3D-Scanner auch im Reverse Engineering eingesetzt.

Das Reverse Engineering liefert 3D-Daten vom eigentlichen Produkt, die für verschiedene Analysen genutzt werden können. Produkte von Mitbewerbern, für die keine Konstruktionsdaten verfügbar sind, können in 3D-Daten umgewandelt werden, um die Struktur zu analysieren und mit den eigenen Produkten zu vergleichen.

Außerhalb der Fertigungsindustrie werden 3D-Daten für die digitale Archivierung von historischem und kulturellem Erbe verwendet. Wertvolle Steinmonumente können beispielsweise als 3D-Daten erhalten werden. Darüber hinaus werden 3D-Scanner auch in der Unterhaltungsindustrie eingesetzt, z. B. bei der Produktion von Animationen, Filmen und Videospielen.

Funktionsweise von 3D-Scannern

Bei 3D-Scannern unterscheidet man zwischen berührenden und berührungslosen Verfahren, wobei es mehrere berührungslose Methoden gibt. Die Prinzipien der drei gängigsten Methoden werden hier erläutert.

1. Kontakt-3D-Scanner

Berührende 3D-Scanner wandeln Geometrie in Koordinatendaten um, indem sie einen Taster in Kontakt mit dem Objekt bringen. Da sie das Objekt direkt berühren, haben sie eine hohe Messgenauigkeit, benötigen aber eine relativ lange Messzeit. Ein weiterer Nachteil ist, dass der Taster manche Formen nicht durchdringen kann. 3D-Scanner mit Kontakt werden jedoch für Objekte verwendet, die mit berührungslosen Methoden nicht gemessen werden können.

2. Laserstrahlverfahren

Beim Laserstrahlverfahren handelt es sich um einen berührungslosen 3D-Scanner, bei dem die Messung durch die Einstrahlung eines Laserstrahls auf das Objekt erfolgt. Es gibt drei wesentliche Laserstrahlverfahren: Triangulation, Time-of-Flight (TOF) und Phasenerkennung.

Die Triangulationsmethode ist sehr genau und eignet sich für die Messung kleiner Flächen, während die Flugzeitmethode für die Messung großer Flächen geeignet ist. Die Phasenverschiebungsmethode, auch als Phasenverschiebungsmethode bekannt, liefert eine große Menge an Punktwolkendaten in relativ kurzer Zeit, neigt aber dazu, mehr Daten aus diffusen Laserreflexionen als Rauschen zu erzeugen.

3. Musterlichtprojektionsverfahren

Die Musterlichtprojektionsverfahren ist ein weiteres Prinzip, das in berührungslosen 3D-Scannern verwendet wird. Bei dieser Methode wird Streifenlicht vom Scanner auf das Objekt projiziert und aus dem reflektierten Licht, das sich je nach Form verändert, werden 3D-Daten gewonnen. Da es sich bei der Lichtquelle um LED und nicht um Laserlicht handelt, kann es am menschlichen Körper eingesetzt werden, und es können Farbinformationen gewonnen werden, weshalb es relativ weit verbreitet ist.

Weitere Informationen zu 3D-Scannern

Genauigkeit von 3D-Scannern

3D-Scanner erzeugen 3D-Scandaten des Objekts, aber sie geben das Objekt nicht immer perfekt wieder: Fehler bei 3D-Scannern treten bei der Position der Punktwolke des Objekts und dem Abstand zwischen den Punktwolken auf.

Es ist wichtig, ein Produkt mit einer akzeptablen Fehlertoleranz zu wählen, da die Produkte mit einer Genauigkeitskennzeichnung versehen sind. Hochpräzise Produkte sind natürlich teurer, aber einige Produkte ermöglichen Mehrfachmessungen, um Fehler auszugleichen.

Mit einem 3D-Scanner erstellte Polygondaten können auch manuell kombiniert werden, um die Genauigkeit zu erhöhen. Polygondaten sind Daten, die sich aus Oberflächenelementen zusammensetzen. Für diese Aufgabe ist Erfahrung wichtig, da man die besten Methoden zur Verbesserung der Genauigkeit für das Objekt kennen muss.

Was ist 3D-Cad?

CAD ist ein computergestütztes Werkzeug für die Produktgestaltung.

Es ist eine Abkürzung für “Computer Aided Design” und es gibt zweidimensionales und dreidimensionales CAD. CAD, das 3D-Objekte erzeugt, wird 3D-Cad genannt.

Verwendungszwecke von 3D-Cad

3D-Cad lässt sich grob in zwei Kategorien einteilen: Architektur und Mechanik. Es gibt drei Arten von CAD: High-End-CAD, Mid-Range-CAD und Low-End-CAD, die in absteigender Reihenfolge der Funktionalität in High-End, Mid-Range und Low-End unterteilt sind. Es ist wichtig, die Merkmale jedes CAD-Typs je nach Verwendungszweck und -inhalt zu verstehen.

1. High-End-CAD

High-End-CAD wird vor allem dort eingesetzt, wo eine komplexe Konstruktion mit einer großen Anzahl von Produktteilen erforderlich ist, wie z. B. bei Kraftfahrzeugen und Haushaltsgeräten. Typische Software sind CATIA, Creo Paramatoric (früher Pro/ENGINEER) und NX. Sie sind zwar teuer, bieten aber nicht nur 3D-Modellierungsfunktionen, sondern auch umfangreiche Simulationsfunktionen, und viele große japanische Hersteller verwenden diese CAD-Systeme.

2. Mittelklasse-CAD

Im Vergleich zu High-End-CAD ist Mid-Range-CAD preiswerter und einfacher zu bedienen, verfügt aber über geringere Simulations- und andere Funktionen. Die wichtigsten 3D-Modellierungsfunktionen sind jedoch genauso gut wie die von High-End-CAD, und die Software kann in der Konstruktion eingesetzt werden. Sie wird hauptsächlich für Forschungszwecke an Universitäten und in der Produktentwicklung eingesetzt, wenn die Anzahl der Teile gering und die Struktur einfach ist. Zu den typischen Programmen gehören SolidWorks, Inventor, TopSolid und Solid Edge.

3. Low-End-CAD

Es gibt ein breites Angebot an preiswerter und kostenloser CAD-Software. Sie sind für den persönlichen, hobbymäßigen Gebrauch ausreichend, bieten aber oft nicht die Funktionalität für Konstruktionsanwendungen, die die Montage mehrerer Teile oder die Erstellung komplexer Geometrien erfordern. Andererseits funktioniert sie gut für Anwendungen wie das “Öffnen von Open-Source-3D-Modelldaten für einfache Änderungen und 3D-Druck”, so dass sie für diejenigen ausreichend ist, die nicht ernsthaft Produkte entwerfen, aber 3D-Daten verarbeiten wollen. Typische Software sind Inventor LT, 123d design, DesignSpark und Creo Elements Direct Modelling Express.

Grundlagen von 3D-Cad

Obwohl es viele verschiedene CAD-Softwarepakete gibt, ist das grundlegende Verfahren zur Erstellung eines 3D-Modells für alle CAD-Software gleich: 

1. Wählen Sie eine Ebene und zeichnen Sie eine 2D-Skizze.
2. Extrudieren Sie die Skizze, um ein dreidimensionales Objekt zu erstellen.

Das gleiche Verfahren kann verwendet werden, um die gewünschte Form zu erstellen, indem man die zu verformende Ebene auswählt und die Prozesse “Extrudieren” und “Ausschneiden” auf dem 3D-Modell wiederholt, das mit dem oben beschriebenen Verfahren erstellt wurde. Da es Unterschiede in den Funktionen gibt, die für die Modellerstellung zur Verfügung stehen, wie z. B. Extrusion und Ausschneiden, ist es wichtig, die CAD-Software mit den für Ihre Anwendung am besten geeigneten Funktionen zu wählen.

Weitere Informationen zu 3D-Cad

1. Situationen, in denen 3D-Cad verwendet wird

3D-Cad wird in Situationen eingesetzt, in denen es aufgrund der hervorragenden Sichtbarkeit schwierig ist, Entwürfe in 2D darzustellen, oder bei der Analyse von Strukturen und der Überprüfung von Abständen.
Je nach verwendetem CAD-Typ können die entworfenen Teile kombiniert und animiert werden, um den tatsächlichen Bewegungsumfang und die Bewegung zu überprüfen.

Mit 2D-CAD lassen sich Modelle schwieriger und komplexer gekrümmter Oberflächen relativ einfach erstellen, was eine designorientierte Konstruktion ermöglicht; mit 3D-CAD erstellte Daten können problemlos für die Erstellung von Montage- und Fertigungsanweisungen und -spezifikationen verwendet werden.

2. Vorteile von 3D-Cad

Die Vorteile von 3D-Cad liegen darin, dass die Modellierung intuitiver erfolgt als bei 2D-Cad, und dass Informationen aus der Analyse direkt in den Entwurf einfließen können. Außerdem ist es bei der Konstruktion einer großen Anzahl von Teilen einfacher als bei 2D-CAD, die Abstände zu überprüfen.

Prototypen können einfach mit CAM-Daten oder einem 3D-Drucker erstellt werden, was die Betriebskosten erheblich senkt.
3D-Modelle, die mit 3D-Cad modelliert werden, machen die Form leicht begreifbar, so dass auch Personen ohne Fachkenntnisse die Form leicht verstehen können. Bei der Planung eines Großprojekts ist es nicht ungewöhnlich, dass eine große Anzahl von Personen an der Entwicklung des Projekts beteiligt ist, wodurch die Kommunikation mit anderen Abteilungen erleichtert und der Entwicklungsprozess vereinfacht wird.

3. Prüfung zum 3D-Cad-Anwenderingenieur

Die Qualifikationen umfassen Stufe 2, Stufe 1 und Stufe 1 der 3D-Cad-Anwenderingenieurprüfung, die vom Verein zur Förderung der Computerausbildung festgelegt wird.

Was ist 2D-CAD?

2D-CAD ist eine Software, die es den Benutzern ermöglicht, Zeichnungen am Computer zu zeichnen, zu ändern und zu verwalten, anstatt sie handschriftlich zu entwerfen.

CAD ist ein Akronym für Computer Aided Design, was übersetzt so viel wie computergestütztes Design bedeutet. Die Einführung von 2D-CAD hat das Zeichnen, Überarbeiten, Weitergeben und Verwalten von Zeichnungen im Vergleich zum handschriftlichen Zeichnen in der Vergangenheit erleichtert.

Heutzutage haben viele Unternehmen der verarbeitenden Industrie 2D-CAD eingeführt, da sich die Rechenleistung der PCs verbessert hat und die Kosten für Drucker gesunken sind. Infolgedessen wurde 2D-CAD-Software für verschiedene Branchen entwickelt, z. B. für den Maschinenbau, das Bauwesen, den Hoch- und Tiefbau und die Elektroinstallation, und viele 2D-CAD-Systeme sind mit speziellen Funktionen für die Industrie ausgestattet.

Anwendungen von 2D-CAD

2D-CAD wurde früher als Werkzeug für die computergestützte Erstellung von handgezeichneten Zeichnungen verwendet. Handgezeichnete Zeichnungen werden hauptsächlich nach einer Reihe von Zeichnungsregeln gezeichnet, die als Projektionsmethode bezeichnet werden. Diese Zeichnungen, auch bekannt als die Methode des ersten oder dritten Winkels, zeigen eine Reihe von Formen eines Produkts, die aus drei verschiedenen Richtungen betrachtet werden.

In den 2000er Jahren begann man jedoch, 3D-Modelle zu verwenden, um die Effizienz von Entwurfs- und Herstellungsprozessen zu verbessern. Derzeit gibt es eine Initiative namens 3D Drawing, die 3D-Modelle und 2D-Zeichnungen kombiniert, um alle Informationen zu erfassen.

Obwohl 3DA-Initiativen in verschiedenen Branchen wie der Automobilindustrie, dem Bauwesen und dem Hoch- und Tiefbau umgesetzt werden, gibt es immer noch Probleme bei der Verbreitung von 3D-Modellen, und 2D-Zeichnungen sind immer noch weit verbreitet.

Funktionsweise von 2D-CAD

2D-CAD wird wie allgemeine PC-Software mit einer Tastatur und einer Maus bedient. Neben der Maus ist es auch möglich, x-y-Koordinaten für die Zeichnung anzugeben.

Neben geraden Linien lassen sich auch Kurven mit einem Durchmesser einer bestimmten Größe einfach zeichnen. Darüber hinaus lassen sich mit 2D-CAD auch spezielle Aufgaben wie die Erstellung von Folgen ähnlicher Formen, Bemaßungen, Stücklisten, Ballons usw. sehr effizient erledigen.

Heute gibt es eine Vielzahl von 2D-CAD-Softwareprodukten, die von verschiedenen Unternehmen entwickelt wurden. Unter ihnen ist AutoCAD von Autodesk am bekanntesten und hat den größten Marktanteil. Infolgedessen wurden viele 2D-CAD-Programme entwickelt, die mit AutoCAD kompatibel sind.

Das Dateiformat verwendet die Erweiterung “dxf”, um die Kompatibilität zwischen 2D-CAD-Systemen zu gewährleisten und den Datenaustausch zwischen Konstrukteuren zu erleichtern.

Weitere Informationen zu 2D-CAD

1. Unterschiede zwischen 2D-CAD und 3D-CAD

Die Einführung von 2D-CAD führte zu einer raschen Entwicklung in Branchen wie der Industrie und der Architektur, doch dann wurde 3D-Cad eingeführt, und viele Unternehmen haben in letzter Zeit 3D-Cad übernommen.

Der Hauptunterschied zwischen den beiden ist der „Blickwinkel“: 2D-CAD wird meist in einem „dreieckigen“ Zeichenstil gezeichnet, wie Grundriss, Vorderansicht und Seitenansicht. 3D-CAD hingegen ermöglicht die dreidimensionale Darstellung von Objekten in einem dreidimensionalen Ansichtsfenster auf dem Computerbildschirm, wobei der Blickwinkel auf dem Bildschirm frei gewählt werden kann.

Auch die Zeichenmethode unterscheidet sich zwischen 2D- und 3D-CAD: Bei 3D-CAD wird ein 3D-Modell durch Extrudieren oder Ausschneiden dessen erstellt, was in 2D-CAD gezeichnet wurde. Es kann einige Zeit dauern, sich daran zu gewöhnen.

2. Warum 2D-CAD nicht verschwinden wird

Während immer mehr Unternehmen 3D-CAD einsetzen, gibt es viele Hersteller und Verarbeiter, die immer noch 2D-CAD verwenden. Dafür gibt es mehrere Gründe, aber einer der ersten, der genannt werden kann, ist die „Unvollkommenheit von 3D-CAD“.

Eine Zeichnung enthält eine Vielzahl von Informationen, darunter Bearbeitungsanweisungen wie Passungstoleranzen und geometrische Toleranzen, Werkstoffe, Wärmebehandlung, Lackieranweisungen usw. Bei 2D-CAD können diese Anweisungen einfach in die Zeichnung eingefügt werden, bei 3D-Cad ist es jedoch schwierig, alle diese Informationen aufzunehmen. Die zu Beginn dieses Abschnitts vorgestellte 3DA-Initiative ist ebenfalls im Gange, steckt aber noch in den Kinderschuhen.

Darüber hinaus gibt es viele Fälle, in denen es gar keine Ausrüstung gibt, die 3D-CAD verarbeiten kann. Die Einführung erfordert teure Geräte wie PCs und Werkzeugmaschinen. Darüber hinaus nehmen viele Unternehmen nur Aufträge für 2D-Zeichnungen an, da 3D-Zeichnungen kaum Vorteile bringen, wenn sie nur Produkte mit relativ einfachen Formen wie Schrauben herstellen.

Was ist ein Materialmischer?

Ein Materialmischer ist eine Maschine, die zwei oder mehr Materialien mechanisch rühren kann, um die gewünschten Mischbedingungen zu erreichen.

Materialmischer können verschiedene Formen von Materialien mischen, z. B. fest und fest, fest und flüssig, flüssig und flüssig, Gas und Flüssigkeit. Materialmischer können entweder gravimetrische oder volumetrische Mischer sein.

Gravimetrische Mischer messen das Gewicht der zu mischenden Materialien, so dass sie im Vergleich zu volumetrischen Mischern weniger Wiegefehler aufgrund der Form und Größe des Materials aufweisen und mit einer zuverlässigeren und genaueren Wägung mischen können. Andererseits wiegen volumetrische Mischer Materialien durch Schneckenzufuhr und Zeit, sind aber billiger als Mischer mit Massenwägung.

Materialmischer werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt, z. B. in der Lebensmittel-, Chemie-, Agrar-, Medizin-, Bau-, Kunststoff- und Kosmetikindustrie. Materialmischer ermöglichen ein gleichmäßiges Mischen, was zur Verbesserung der Produktqualität und der Effizienz des Herstellungsprozesses beiträgt. Durch die Wahl des Mischertyps und des Materials kann das Mischen auch auf spezifische Anforderungen zugeschnitten werden.

Einsatzbereiche von Materialmischern

Materialmischer werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, in denen Materialien gemischt werden müssen. Beispiele sind das Mischen von Arzneimitteln in der pharmazeutischen Industrie, das Mischen von Zusatzstoffen in der Lebensmittelindustrie und das Mischen von Inhaltsstoffen für Kosmetika in der Kosmetikindustrie. Sie werden auch in der chemischen Industrie zur Herstellung von Klebstoffen, Farben, Druckfarben und Dichtungsmitteln eingesetzt und haben ein sehr breites Anwendungsspektrum.

Materialmischer werden in Produktionsstätten aller Größenordnungen eingesetzt, von großen Anlagen bis hin zur Laborebene, da sie große Mengen an Materialien effizient mischen können. Materialmischer zeichnen sich dadurch aus, dass sie je nach Art des zu mischenden Materials über geeignete Rührflügel verfügen. So lassen sich auch schwer mischbare Materialien wie Feststoffe und Flüssigkeiten effizient mischen.

Materialmischer sind Geräte, die die Mischgenauigkeit und Produktivität verbessern können. Sie sind unverzichtbare Geräte in der Produktion, und es gibt eine Reihe von Herstellern, die Produkte mit den erforderlichen Funktionen für das Mischen von Materialien anbieten.

Das Prinzip von Materialmischern

Materialmischer setzen eine Rühr- oder Rollkraft ein, um zwei oder mehr Feststoffe effizient zu mischen, die dann in einem Mischbehälter in Bewegung gesetzt werden. Für das Mischen von Pulvern und Granulaten sind Rührflügel erforderlich, da sie nicht wie Flüssigkeiten selbstdiffundierend sind.

Während des Mischvorgangs laufen der Homogenisierungsprozess und der Polarisierungsprozess gleichzeitig ab, so dass Unterschiede in der Partikelgrößenverteilung und im spezifischen Gewicht der zu mischenden Feststoffe zu Unterschieden in der Stärke der Homogenisierung und Polarisierung führen. Daher müssen die Konstruktion der Anlage und die Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.

Im Mischtank eines Mischers wird ein Mehrwellenmischer mit einer Kombination aus Schmetterlings-, Anker-, Paddel- und Turbinenschaufeln verwendet, wobei eine Kombination aus Wellen mit niedriger und hoher Drehzahl für eine gleichmäßige Durchmischung sorgt. Einige Anwendungen können jedoch auch mit einer einzigen Achse bewältigt werden, wie z. B. Schmetterlingsmischer.

Für ein effizientes und gleichmäßiges Mischen ist es wichtig, die Prinzipien von Materialmischern zu verstehen und das geeignete Gerät für die zu mischenden Feststoffe auszuwählen.

Arten von Materialmischern

Es gibt vier Haupttypen von Materialmischern: Bandmischer, Paddelmischer, Schmetterlingsmischer und Trommelmischer.

1. Bandmischer

Bandmischer sind Maschinen, die Materialien mit Hilfe von rotierenden Spiralmessern mischen. Bandmischer eignen sich zum Mischen von pulverförmigen und körnigen Materialien wie Ton, Trockenmittel, Kosmetika und Tierfutter.

2. Paddelmischer

Paddelmischer sind Mischer, die mit kurzen, paddelförmigen Schaufeln ausgestattet sind, die um eine Achse gedreht werden, um Materialien zu mischen. Paddelmischer eignen sich zum Mischen von Feststoffen und Flüssigkeiten und werden daher auch für die Vorverarbeitung chemischer Reaktionen eingesetzt.

3. Schmetterlingsmischer

Schmetterlingsmischer sind Maschinen, die Materialien durch die Rotation zweier schmetterlingsförmiger Flügel mischen. Schmetterlingsmischer eignen sich zum Mischen von Flüssigkeiten mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht, z. B. Wasser und Öl oder Kosmetika.

4. Trommelmischer

Trommelmischer sind Maschinen, die Materialien in einem zylindrischen Behälter durch die Drehung von Schaufeln im Inneren mischen. Trommelmischer eignen sich zum Mischen von Trockenmitteln und Tierfutter.

Was ist ein Digitale Tachometer?

Ein Digitaler Tachometer ist ein industrielles Gerät, das die Drehzahl eines Motors oder einer Maschine misst und digital anzeigt.

Ein bekanntes Beispiel ist der Drehzahlmesser in einem Auto. Automobiltachometer messen die Anzahl der Umdrehungen des Motors. Die Anzahl der Umdrehungen ist auch ein Maß dafür, wie schnell sich ein Objekt in Rotationsbewegung befindet. Wenn sich ein Objekt beispielsweise nur N-mal pro Minute dreht, wird die Drehgeschwindigkeit mit N (U/min) beschrieben.

RPM steht für “rotations per minute” oder “revolutions per minute” (Umdrehungen pro Minute); zusätzlich zu rpm kann es auch als min-1 geschrieben werden, was beides die Anzahl der Umdrehungen pro Minute angibt.

Verwendungszwecke von Digitalen Tachometern

Digitale Tachometer werden für die Inspektion und Wartung verschiedener Industriemaschinen verwendet. Sie können ständig gemessen werden, um die Betriebsbedingungen von Maschinen zu überwachen. Im Bereich der Forschung und Entwicklung werden sie auch zur Messung der Drehzahl von Laborgeräten eingesetzt.

Ein Beispiel aus dem täglichen Leben ist der Drehzahlmesser in einem Auto. In Autos werden häufig sowohl analoge als auch digitale Tachometer verwendet. Der Grund dafür ist, dass analoge Tachometer einfacher zu bedienen sind als digitale Tachometer.

Digitalen Drehzahlmessern wird nachgesagt, dass sie leichter zu bedienen sind, wenn es darum geht, eine Zielgeschwindigkeit einzuhalten. Analoge Tachometer hingegen sind einfacher zu handhaben, wenn es darum geht, sich auf eine Zielgeschwindigkeit einzustellen. Der Grund dafür ist, dass die Geschwindigkeit der analogen Nadelbewegung auch das Erfassen der Geschwindigkeitsänderung ermöglicht.

Bei MT-Fahrzeugen wurde damit hochgeschaltet, ohne die Grenzdrehzahl des Motors zu überschreiten. In den letzten Jahren werden AT-Fahrzeuge mehrheitlich zur Überprüfung des Fahrzeugzustands und für eine kraftstoffsparende Fahrweise eingesetzt.

Grundlagen der digitalen Tachometer

Digitale Tachometer gibt es als Kontakt- und als berührungslose Tachometer, die jeweils nach einem anderen Prinzip arbeiten.

1. Kontakt-Digitaltachometer

Kontakt-Digitaltachometer messen die Anzahl der Umdrehungen, indem sie die rotierende Welle des Digitaltachometers zur Messung direkt mit der rotierenden Welle des zu messenden Objekts in Kontakt bringen und drehen. Es gibt zwei Möglichkeiten der Kontaktaufnahme: durch Berühren der Stirnfläche der rotierenden Welle oder durch Berühren der Seitenfläche der rotierenden Welle.

• Kontaktierung der Stirnfläche der rotierenden Welle
  Die rotierende Welle des Digitalen Tachometers dreht sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie die zu messende rotierende Welle und der Messwert kann so abgelesen werden, wie er ist.
• Berühren der Seite der rotierenden Welle
  Die rotierende Welle des Messobjekts und die rotierende Welle des Digitalen Tachometers drehen sich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Der unterschiedliche Durchmesser der beiden Wellen erfordert eine Beziehung zwischen den Drehzahlverhältnissen.

2. Berührungslose digitale Tachometer

Bei den berührungslosen Typen gibt es elektromagnetische und photoelektrische Typen.

• Elektromagnetischer Typ
  Ein Teil der Messwelle ist magnetisiert, und die Änderungen des Magnetfelds, die sich ergeben, wenn der elektromagnetische Sensor des Digitalen Tachometers in die Nähe der Messwelle gebracht wird, werden zur Erfassung der Anzahl der Umdrehungen umgesetzt.
• Photoelektrischer Typ
  Auf der Messwelle ist eine reflektierende Markierung angebracht, rotes sichtbares Licht vom Digitalen Tachometer wird auf die reflektierende Markierung gerichtet, das reflektierte Licht wird vom Lichtempfangselement empfangen und von einem Verstärker verstärkt, um die Anzahl der Umdrehungen zu messen.

Weitere Informationen zu digitalen Tachometern

Vorsichtsmaßnahmen für Schneidemaschinen

Schneidwerkzeuge wie Schaftfräser haben eine empfohlene Schnittgeschwindigkeit. Dies ist die empfohlene Schnittgeschwindigkeit für die Bearbeitung eines bestimmten Materials mit diesem Werkzeug und wird je nach Art des Werkzeugs und des Werkstückmaterials festgelegt.

Ausgehend von dieser empfohlenen Schnittgeschwindigkeit ist eine Berechnung anhand des Werkzeugdurchmessers erforderlich, um die Drehzahl der Werkzeugmaschine festzulegen. Um die gleiche empfohlene Drehzahl zu erreichen, muss das Werkzeug umso schneller gedreht werden, je kleiner der Werkzeugdurchmesser ist. Dabei ist darauf zu achten, dass die Kapazität der Werkzeugmaschine nicht überschritten wird.

Bei dieser Berechnung ist auch auf die Längeneinheiten zu achten. Der Werkzeugdurchmesser wird in der Regel in mm (Millimeter) angegeben, während die Schnittgeschwindigkeit in m/min und die Bearbeitungslänge pro Minute in m (Meter) angegeben wird.

Was ist ein Palettierroboter?

Ein Palettierroboter ist ein Roboter, der Waren auf Paletten lädt (palettiert). Die Palettierung erfolgt im Wesentlichen automatisch.

Der Palettierroboter besteht im Wesentlichen aus einem Roboterteil mit sechs Achsen, einer Roboterhand, die die Palette greift, und einem Steuerungsteil, der den Roboter steuert und seinen aktuellen Zustand kontrolliert.

Bei der Einführung eines Palettierroboters müssen Schutzzäune und dergleichen vorgesehen werden, wenn die Größe (Leistung) eine bestimmte Norm überschreitet.

Einsatzmöglichkeiten von Palettierrobotern

Da Palettierroboter für die Beladung von Paletten zuständig sind, können sie in allen Branchen eingesetzt werden, in denen sie arbeiten. Die Greiffähigkeit des Roboters hängt auch davon ab, ob die Form der Hand so vorbereitet werden kann, dass sie die Last greifen kann.

Eine häufige Anwendung ist das Beladen von Kartons. Dies geschieht mit einer Hand, die aus zwei zusammengesteckten Brettern besteht. Auch Kisten mit Oricon und Flaschenbier werden auf ähnliche Weise gegriffen. Auch Behälter wie Eimer werden von oben angesaugt.

Prinzip des Palettierroboters

In diesem Abschnitt werden die Komponenten und Prinzipien des Roboters vorgestellt. Ein Industrieroboter besteht aus einem Manipulator, der die Bewegungen ausführt und die Arbeit erledigt, einer Steuerung, die den Manipulator bewegt und kontrolliert, und einem Programmiergerät, das dem Manipulator beibringt, wie er arbeiten soll. Er setzt sich im Wesentlichen aus diesen drei Elementen zusammen.

Die sechs Achsen des Manipulators werden im Allgemeinen mit AC-Servomotoren gesteuert. Jede der sechs Achsen ist in sechs Teile unterteilt: Körperdrehung, Unterarm zur Hin- und Herbewegung des Körpers, Oberarm zur Auf- und Abwärtsbewegung des Arms, Handgelenksdrehung zur Drehung des Arms und Handgelenksdrehung zur Drehung des Handgelenks.

Palettierroboter können palettieren, indem sie beim Laden von Paletten XYZ-Koordinaten eingeben. Eine andere Methode, die sich in letzter Zeit durchgesetzt hat, ist die Koordinatenerkennung mittels Bilderkennung. Das System nimmt ein Foto von der Oberseite der Palette auf und bestimmt den verfügbaren Platz. Das System bestimmt dann automatisch, wo die Palette geladen werden soll und lädt sie ein. Der Vorteil ist, dass die Koordinaten nicht im Voraus festgelegt werden müssen, der Nachteil ist jedoch, dass die Kosten etwas höher sind.

Die Hände der Palettierroboter

Bei der Palettierung durch den Palettierroboter werden im Grunde jedes Mal die gleichen Waren gegriffen. Und bei den Waren handelt es sich oft um Kartons oder einzelne Kartons oder Pappformen. Je nach Größe des Produkts, wenn es sich um einen Karton oder eine Pappschachtel handelt, wird eine Hand verwendet, die das Produkt von beiden Seiten ergreift. Nachdem die Ware gegriffen wurde, trägt der Palettierroboter die gegriffene Ware und ordnet sie auf einer Palette an. Um zu verhindern, dass die Ware während des Transports durch den Palettierroboter herunterfällt, können am Greifteil der Hand Gabeln angebracht sein, die die Ware nicht nur von beiden Seiten greifen, sondern auch von unten abstützen, um einen stabilen Warentransport zu gewährleisten. Die Kraft, mit der die Ware geklemmt wird, muss unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit der Ware und der Fliehkräfte während des Transports bestimmt werden.

Ist das zu greifende Gut hingegen pappenförmig oder sind die einzelnen Kartons oder Pappen zu groß, um von beiden Seiten gegriffen zu werden, wird eine Hand eingesetzt, die das Gut aufnehmen kann. Diese Hände sind mit einem Saugmechanismus ausgestattet und die Waren werden erfasst, indem die Waren mit dem Saugteil in Kontakt gebracht und angesaugt werden. Die Anzahl der Saugteile und der Saugdruck müssen unter Berücksichtigung der Größe und der Empfindlichkeit der Waren festgelegt werden.

Schwierigkeiten bei der Durchführung von Palettiervorgängen mit Robotern

Es ist relativ einfach, ein Palettiersystem mit herkömmlichen Robotern zu realisieren (d. h. Waren an einer festen Position in eine feste Position zu laden).

In den letzten Jahren sind jedoch neue Palettiermethoden erforderlich, wie z. B. die automatische Erkennung von in Stücken gestapelten Waren und deren Verladung in eine feste Position. Bildverarbeitungssysteme sind die Schlüsseltechnologie, um diese Art der Palettierung zu realisieren. Das System nutzt Kameras und 3D-Sensoren, um die Waren zu erkennen, und berechnet mit Hilfe der Bildverarbeitung, wie der Palettierroboter die Waren aufnehmen soll. Der Palettierroboter erhält diese Informationen, ergreift die Ware, transportiert sie zu einer vorgegebenen Position und belädt sie.

Wenn sich diese neue Palettiertechnik durchsetzt, kann sie in der Produktion mit hohen Stückzahlen und geringen Volumina eingesetzt werden, die in Zukunft zum Standard gehören wird, und sie soll die japanische Fertigung modernisieren.

Was sind Sicherheitsendschalter?

Sicherheitsendschalter sind Endschalter mit einem direkten Öffnungsmechanismus (siehe unten) und werden eingesetzt, wenn Zuverlässigkeit erforderlich ist, um die Sicherheit der Maschine zu gewährleisten. Sie werden hauptsächlich als Sensoren in Verriegelungsvorrichtungen von Produktionsanlagen verwendet (Vorrichtungen, die Anomalien erkennen und stoppen).

Im Gegensatz zu normalen Endschaltern verlieren sie ihre Funktion als Endschalter auch dann nicht, wenn die Kontaktpunkte im Schalter durch einen Kurzschluss oder das Anlegen von Hochspannung verschweißt werden, wodurch sicherere Verriegelungsvorrichtungen realisiert werden können.

Anwendungen für Sicherheitsendschalter

Sicherheitsendschalter werden vor allem in Maschinenverriegelungen eingesetzt, bei denen es auf hohe Zuverlässigkeit ankommt.

Typische Verriegelungsvorrichtungen sind Schutzvorrichtungen und Türen, die geöffnet und geschlossen werden können. Wenn der Mechanismus geschlossen ist, wird der Schalter gedrückt, um die Kontakte zu öffnen (nicht leitender Zustand), was von der Steuerung bestätigt wird, die dann dem Betätiger befiehlt, den Betrieb zuzulassen.

Ist der Mechanismus geöffnet, z. B. bei einer Inspektion, wird der Schalter nicht gedrückt und die Kontakte sind geschlossen (leitender Zustand), so dass der Stellantrieb bei einer versehentlichen Betätigung nicht in Gang gesetzt wird.

Prinzip von Sicherheitsendschaltern

Gewöhnliche Endschalter verwenden eine Feder, um die Kontakte zu schließen und die Kontakte zu öffnen, wenn der Schalter physisch gedrückt wird, so dass, wenn die Kontakte aus irgendeinem Grund verschweißt werden, der Schalter nicht zurückkehrt und der gefährliche Zustand nicht auf das System übertragen werden kann.

Im Gegensatz dazu verwenden Sicherheitsendschalter einen direkten Öffnungsmechanismus, bei dem die Kontakte durch Herunterdrücken des Schalters geöffnet werden, so dass selbst wenn die Kontakte verschweißt sind, die Kraft des Herunterdrückens des Schalters die Schweißung lösen kann.

Selbst wenn die Verschweißung zu stark ist, um gelöst zu werden, können die Schutzeinrichtung und die Tür nicht vollständig geschlossen werden, wenn die Verriegelungsvorrichtung mit hoher Genauigkeit konstruiert ist, so dass die Vorrichtung dies als gefährlichen Zustand erkennt und als Fail-Safe konstruiert werden kann, damit der Betrieb nicht beginnt.

Diese Art der direkten Öffnung der Kontakte durch ein externes Betätigungselement, wie z. B. das Öffnen/Schließen der Tür oder die Drehung des Nockens, wird als positive Wirkung bezeichnet, und es wird empfohlen, diese Art der Wirkung zu verwenden, wenn der Schalter allein als Verriegelungsvorrichtung eingesetzt wird.

Was ist ein Rundsteckverbinder?

Rundsteckverbinder sind Steckverbinder, insbesondere kreisförmige, die zum Anschluss von Kabeln verwendet werden, die elektrische Signale in Geräte ein- und ausgeben.

Elektronische Geräte geben verschiedene Signale ein und aus, einschließlich elektrischer Energie, so dass es notwendig ist, so viele Drähte wie die Anzahl der Signalarten zu installieren. Die Form des Steckverbinders ist so gestaltet, dass er sich leicht anschließen lässt, wenn viele dünne Drähte miteinander verdrillt und an das Gerät angeschlossen werden. Rundsteckverbinder haben im Allgemeinen die Eigenschaft, dass sie sich nur schwer lösen lassen, da sie mit einem Deckel mit einer in den Anschluss geschnittenen Schraube festgezogen werden.

Verwendungszwecke von Rundsteckverbindern

Rundsteckverbinder werden als Klemmen für den Anschluss von Kabeln an elektronische Geräte verwendet.

Da es sich um Rundsteckverbinder handelt, wird der Steckverbinder bei einer großen Anzahl von Drähten konzentrisch groß und schwierig zu installieren, und es ist auch schwierig, Signalleitungen und Stifte zu verbinden. Aus diesem Grund werden bei einer großen Anzahl von Signalen häufig längliche, quadratische Steckverbinder verwendet, die als D-Sub-Steckverbinder usw. bezeichnet werden, wobei die Wahl des besseren Steckverbinders von der Form des Geräts abhängt.

Rundsteckverbinder werden auch als Steckverbinder für Koaxialkabel für Hochfrequenzeingänge verwendet.

Das Prinzip der Rundsteckverbinder

Wenn zum Beispiel Bilder von einer Kamera in einen PC eingespeist werden, ist eine Signalleitung für die Bildübertragung erforderlich, und wenn Ton von einem Mikrofon eingespeist wird, ist eine separate Signalleitung für den Ton erforderlich.

Da es schwierig wäre, diese Signalleitungen einzeln anzuschließen, werden sie mit einem Kabel verbunden, das aus einer Reihe von miteinander verdrillten Signalleitungen besteht. Die Kabel werden an die Stifte des Steckers für jede Signalleitung gelötet, aber nicht im Dunkeln, sondern an vorher festgelegten Stellen. Die Belegung dieser Stifte wird als Pinbelegung bezeichnet, und Fehler können nicht toleriert werden, da sie bei falscher Belegung zu einem Ausfall des Geräts führen können, z. B. wenn eine Versorgungsspannung in die Kommunikationsleitung eingespeist wird. Wenn ein Kabel angeschlossen ist, aber das Gerät nicht richtig funktioniert, ist die Pinbelegung oft falsch.

Das System wird aufgebaut, indem die Kabel und Rundsteckverbinder auf diese Weise verbunden werden und jedes Gerät mit dem Kabel angeschlossen wird.

Was ist ein Temperaturregler?

Ein Temperaturregler ist ein Gerät, das das Signal eines in dem Raum, dessen Temperatur geregelt werden soll, installierten Temperaturfühlers mit der Solltemperatur vergleicht und die Heizung oder andere Geräte so steuert, dass die Temperatur den Sollwert erreicht.

Thermostate werden zur Temperaturregelung eingesetzt. Thermostate können einen festen Sollwert haben oder mit einem Einstellrad verändert werden, müssen aber direkt in der Umgebung installiert werden, in der die Temperatur geregelt werden soll.

Temperaturregler, die eine fortschrittlichere Temperaturregelung als Thermostate bieten, sind elektronische Geräte, die durch Informationen von Temperatursensoren gesteuert werden und auch als digitale Regler bezeichnet werden. Bei Temperaturreglern kann das Steuergerät eine Zieltemperatur vorgeben, und das System wird durch Anbringen eines Temperaturfühlers in der Zielumgebung für die Temperaturregelung eingestellt.

Zu den Temperaturregelungsmethoden gehören P-Betrieb (proportional), I-Betrieb (integral), D-Betrieb (differential), PID-Regelung und 2-DOF-PID-Regelung.

Anwendungen von Temperaturreglern

Temperaturregler werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, vom Haushalt bis zur Industrie. Die meisten mechanischen Typen werden in Privathaushalten verwendet, und Beispiele für bekannte Anwendungen sind relativ preiswerte Haushaltsgeräte wie Toaster und Kotatsu (Tischwärmer). Elektronische Temperaturregler werden dort eingesetzt, wo eine präzise Regelung erforderlich ist, wie z. B. in Klimaanlagen und Heizlüftern.

In der Industrie werden sie nicht nur für die Klimatisierung, sondern auch für die Regelung der Temperatur in Lagerhallen in Produktionsbetrieben und der Temperatur von Wasser und Chemikalien, die im Produktionsprozess verwendet werden, eingesetzt. Großflächige Temperaturregler werden zur Regelung der Verbrennungstemperatur in Müllverbrennungsanlagen und in Brennöfen für Keramik verwendet.

Funktionsweise von Temperaturreglern

Thermostate (mechanische Temperaturregler) haben ein Bimetall und einen elektrischen Kontakt im Inneren. Das Bimetall nutzt die Eigenschaft des Metalls, sich bei Temperaturänderungen auszudehnen. Zwei Metalle mit unterschiedlichen Ausdehnungsgeschwindigkeiten werden zusammengeschichtet, und das Bimetall verformt sich bei Temperaturschwankungen und schaltet die elektrischen Kontakte ein und aus.

Ein elektronischer Temperaturregler ist ein Bauteil des Steuersystems, das mit einem Temperatursensor, der die Temperatur des zu steuernden Objekts erfasst, und einem Stellglied, das die Heizung zur Steuerung der Temperatur steuert, kombiniert ist. Der Ausgang des Temperatursensors wird mit der im Temperaturregler eingestellten Temperatur verglichen, und dem Steuergerät werden Befehle erteilt, um die Differenz zwischen den beiden Werten zu beseitigen.

Zu den Temperatursensoren gehören Thermoelemente, Platin-Widerstandsthermometer und Thermistoren. Sie alle geben in Abhängigkeit von der Temperatur des zu regelnden Objekts physikalische Größen wie Spannung oder elektrischen Widerstand an den Temperaturregler ab. Temperaturregler sind in der Regel mit einer Rückkopplungsregelung ausgestattet. Die Rückkopplungsregelung ist notwendig, um die eingestellte Temperatur so schnell wie möglich zu erreichen und auch, um Temperaturänderungen zu minimieren, wenn sich die Temperatur des geregelten Objekts ändert.

Weitere Informationen über Temperaturregler

Steuerungsmethoden für Temperaturregler

1. EIN/AUS-Betrieb

Diese Regelung schaltet das Heizgerät EIN, wenn die Temperatur des zu regelnden Objekts unter dem Sollwert liegt, und schaltet das Heizgerät AUS, wenn die Temperatur über dem Sollwert liegt. Die Temperatur wird durch wiederholtes Anheben und Absenken der Temperatur in der Nähe des Sollwerts geregelt. Da das Heizgerät mit nur zwei Werten, 0 % und 100 %, arbeitet, wird es manchmal auch als Zweipunktbetrieb bezeichnet.

2. p-Betrieb (Proportionalbetrieb)

Um die Differenz zwischen dem gemessenen Wert und dem Sollwert zu verringern, ist der Regelausgang proportional zur Größe der Differenz zwischen den beiden Werten. Das heißt, wenn die Differenz zwischen Messwert und Sollwert groß ist, wird mit einem großen Stellausgang geregelt, wenn die Differenz zwischen beiden klein ist, wird mit einem kleinen Stellausgang geregelt.

3. I-Betrieb (Integralbetrieb)

Beim P-Betrieb bestimmt allein die Differenz zwischen Messwert und Sollwert die Größe des Ausgangs, während beim I-Betrieb der Ausgang von der Größe der Differenz und der verstrichenen Zeit abhängt. Auch wenn die Differenz zwischen Messwert und Sollwert klein ist, wird bei längerem Anhalten dieses Zustandes mit einem größeren Stellgrad geregelt, was eine schnellere Regelung ermöglicht.

4. D-Betrieb (Differenzialbetrieb)

Der D-Betrieb ist eine Regelungsmethode, bei der die Regelung bei einer plötzlichen Temperaturänderung aufgrund einer Störung usw. mit einem höheren Ausgang erfolgt. Sie wird auch als Differenzialbetrieb bezeichnet, da der Regelbetrag von der Größe der Änderung bestimmt wird.

5. PID-Regelung

Die PID-Regelung ist eine Regelmethode, die die bisher beschriebenen P-, I- und D-Verfahren kombiniert. Sie kann gleichmäßig und schnell auf die Temperatur und auf Störungen reagieren.

6. PID-Regelung mit zwei Freiheitsgraden

Die PID-Regelung mit zwei Freiheitsgraden ist eine Regelungsmethode, die die Unzulänglichkeiten der PID-Regelung ausgleicht: Wenn bei der PID-Regelung der Schwerpunkt auf der Reaktion auf Störungen liegt, wird der Zielwert oszillierend, während bei der PID-Regelung mit Schwerpunkt auf dem Zielwert eine Verzögerung bei der Regelung als Reaktion auf Störungen auftritt.

Eine PID-Regelung mit zwei Freiheitsgraden kann sowohl auf Störungen als auch auf die Beibehaltung des Zielwerts gut reagieren.