יכולות מתקדמות להצגת תווית וניהול אנוטציות עם ArcGIS Pro

הנושאים שאציג בפוסט זה:

  • הצגת תוויות בArcGIS Pro
  • אפשרויות מיקום תוויות לפי סוג הישות (נקודה, קו, פוליגון) ולפי אופי השכבה
  • סידור תצוגת תוויות ממספר שכבות שונות
  • יצירת תוויות מורכבות באמצעות ביטויים בשפת Arcade
  • המרת תוויות לאנוטציות וסוגי אנוטציות

שכבות וקטוריות מכילות טבלת מאפיינים שדות המכילים מידע על כל ישות שבשכבה. תוויות זה טקסט דינמי שמציג את אחד או יותר מהשדות של טבלת המאפיינים על גבי המפה ונותן את האינפורמציה אותה אנחנו רוצים להציג. הצגה של התוויות של שכבה מסוימת מתבצעת באמצעות כפתור הLabeling שנמצא בלשונית התוויות.

כשמדליקים את התוויות של שכבה לפי שדה מסוים, בברירת מחדל מוצגות כל התוויות של השכבה ולפי אותן הגדרות מיקום וסימול. לפעמים אנחנו נרצה להציג רק חלק מהתוויות או להציג את התוויות לפי כמה קטגוריות.

שימוש בקבוצות תוויות מאפשרות להציג תוויות העונות לתנאי מסוים. למשל אפשר להציג את התוויות של שכבת הישובים הארצית, עם תנאי בו יוצגו תוויות רק לישובים בהם הערך שבשדה האוכלוסייה גדול מ75,000, ובכך להציג את התוויות של הישובים הגדולים בארץ. לאחר יצירת קבוצת תוויות חדשה אפשר לשנות את העיצוב, טווחי הקנ"מ והמיקום שלה ובכל לשלוט על הנראות של כל קבוצה בנפרד. אם מגדירים לשכבה סימבולוגיה לפי ערכים מסוימים, ניתן ליצור קבוצות תוויות לפי אותם ערכי סימבולוגיה.

בחלונית התוכן ישנה לשונית ממנה ניתן לנהל את התוויות שעל המפה. מתוך החלון אנחנו יכולים להדליק ולכבות את התצוגה של קבוצות תוויות ובכך לשלוט ישירות על התוויות המוצגות לכל שכבה ולכל קבוצת תוויות. בנוסף, היא מאפשרת הוספה, הסרה או שינוי שם של קבוצת תוויות ישירות מתוך התוכן. כשיש הרבה שכבות עם תוויות זה הופך את ניהול התוויות לקל יותר.

אם הוגדרה הגדרה מסוימת לקבוצת תוויות ואנחנו רוצים להקצות אותה לקבוצת תוויות אחרת, דרך התוכן יש אפשרות העתקה והדבקה של אותן הגדרות. זה רלוונטי לסימול והעיצוב של התווית, להגדרות המיקום, השאילתה ממנה היא בנויה ועוד.

מיקום תוויות בArcGIS Pro

ArcGIS Pro מכיל הגדרות מיקום רבות לתוויות לפי מאפיינים ופרמטרים שונים. לכל סוג ישות (נקודה, קו, פוליגון) מאפייני מיקום משלה אותה ניתן להתאים לפי אופי השכבה. כעת נעבור על הגדרות המיקום השונות של תוויות לפי כל סוג שכבה.

תוויות לשכבה נקודתית

תצוגת התוויות ברירת המחדל לשכבה נקודתית נקראת "המיקום הטוב ביותר". היא מאפשרת להגדיר את המיקום המועדף לתווית ביחס לנקודה בערכים של 1 כערך הכי מועדף עד 9 הערך הכי פחות מועדף. כשיש מספיק שטח על המפה, התווית תוצג במיקום שהגדרנו כמועדף. כשיש התנגשות או צפיפות תוויות על המפה ואי אפשר למקם את התווית במיקום המועדף, התוכנה תנסה למקם את התווית לפי הדירוג, עד שהיא תגיע למקום פנוי. אם יש מקום בו לא רוצים למקם את התוויות – אפשר לתת את הערך 0.

אם לא רוצים למקם את התווית לפי המיקום הטוב ביותר, קיימות הגדרות למיקום קבוע של התווית ביחס לנקודה או במרכזה. בנוסף יש אפשרות לסובב את התווית לפי ערך או לפי שדה מהטבלה המכיל ערכים מספריים.

תוויות לשכבה קווית

כשרוצים להציג תוויות לשכבות קוויות יש בArcGIS Pro סטים של הגדרות מיקומים בהתאם לאופי ולצורה של הקו. אפשר להגדיר מיקום תוויות של רחוב או כתובת, נהר לקו מעוקל ולפי קונטורים.

גם במצב הזה, במידה ולא רוצים להשתמש באחד הסטים הקבועים, קיימת הגדרת "מיקום רגיל" עם אפשרויות רבות במיקום התווית ביחס לקו. אפשר להגדיר תווית ישרה או מעוקלת, מעל או מתחת לקו ולשלוט במיקום והמרחק של התווית מתחילת הקו.

קווי מתאר מיוצגים לרוב על ידי קווים רבים, מה שעלול לגרום להצבת תוויות רבות יותר מהנדרש. כדי למנוע בעיה זו, החל מגרסה 2.6 אפשר להגדיר את מיקום התוויות של שכבות קוויות גם לפי הגדרות המתאימות לקונטורים המציגים קווי מתאר טופוגרפיים.

את התוויות אפשר להציג עם סיבוב שמייצג את כיוון המדרון של ההר, או ליישר אותה לכיוון הצופה. אפשר ליישר את התוויות כמו סולם שמציג אותן אחת מתחת לשנייה. בנוסף אפשר לשלוט בתצוגה של התוויות לפי זוויות קווי המתאר.

תוויות בשכבה פוליגונלית

גם בשכבות פוליגונליות יש סטים של הגדרות מיקום תוויות לפי אופי השכבה. הסטים כוללים שכבת חלקות, נהר לפוליגונים עם עיקול והצמדה לגבול הפוליגון.

במצב שהפוליגון קטן מדי בשביל להכיל את התווית, יש אפשרות להגדיר אם אנחנו מאפשרים לתוכנה לנסות למקם את התווית מחוץ לפוליגון על מנת שתוצג, ובאיזה מיקום מסביב לפוליגון יש העדפה למקם. אפשר להגדיר גם את האזור המועדף בתוך הפוליגון בו נרצה למקם את התווית, כשברירת המחדל היא במרכזו.  בשני המצבים האלו ההגדרות הן באמצעות סולם ערכים מועדף, כש1 הוא הערך הרצוי, 9 הוא הערך הכי פחות רצוי ו0 זה אזור בו נגדיר לא למקם את התווית.

יש מצבים בהם יכול להיות שתוויות מסוימות לא יוצגו על המפה. זה קורה כשמייצרים מפה בקנה מידה קטן והתוויות גדולות מדי ביחס לישויות שלהן, או במצבים של עומס תוויות כשאי אפשר להציג את כולן. כדי להתמודד עם מצבים כאלו, בהגדרות המיקום של התוויות יש חלון שנקרא "אסטרטגיות התאמה" (Fitting strategies) והוא מכיל כלים להתמודדות עם התוויות שלא מוצגות ולהתאים אותן כדי שיוצגו על המפה:

  • ערימת תוויות (Stack) – אפשרות להציג תוויות במספר שורות. אפשר לשלוט בכמות השורות ובתנאים בהם יתבצע מערום של תוויות
  • פלישה (Overrun) – בברירת מחדל, אם תווית גדולה יותר מהישות אותה היא מציגה, היא לא תוצג. הכלי של פלישה מאפשר הגדרת שטח מסוים בו תווית תחרוג מעבר לגודל הישות על מנת להציג אותה
  • צמצום גודל תוויות על מנת להציג אותן כאשר אין מספיק מקום. אפשר לשלוט בגודל הטקסט המינימלי של התוויות כדי לשלוט בתצוגה.

מנוע התוויות של התוכנה מוגדר כך שכאשר יש מקום פנוי למיקום תוויות הוא יציג אותן. לפעמים זה יוצר עומס וצפיפות של תוויות. העומס מתבטא לפעמים מתוויות מאותה שכבה ולפעמים מתוויות בין שכבות שונות. חלון "פתרון ההתנגשויות" מכיל מאפיינים וכלים לצמצום העומס ולהתמודדות עם תוויות משכבות שונות:

  • מחיקת תוויות כפולות – אפשר למחוק את כל התוויות הכפולות או להגדיר מחיקה של תוויות לפי מרחק מסוים.
  • חזרה של תוויות לפי מרחקים קבועים.
  • כדי לרווח את התוויות אפשר להגדיר חיץ (Buffer) מסביב לתוויות. הריווח מתבצע בערכים של 0 עד 50 אחוז לפי הערך של גודל התווית. יש אפשרות להגדיר אילוץ ( Hard constraint) בו החיץ יבוצע תמיד.
  • הגדרת תוויות רקע – יוסתרו מאחורי תוויות אחרות במידת הצורך
  • הגדרת תוויות שיוצגו תמיד

כשיש לנו כמה קבוצות תוויות או כמה שכבות שמכילות תוויות , ותוויות מסוימות באות על חשבון תוויות אחרות, אנחנו נרצה לפעמים להציג קבוצות תוויות מסוימות על חשבון קבוצות תוויות אחרות. אפשרות עדיפות תווית שולטת בסדר התוויות המוצגות על המפה. תוויות עם עדיפות גבוהה יותר ממוקמות בדרך כלל לפני תוויות עם עדיפות נמוכה יותר. אם יש קבוצות של תוויות, אפשר להגדיר את העדיפות גם לפי קבוצות התוויות השונות. למשל, אם יש שכבה של ערים עם חלוקה לקבוצות תוויות, אפשר לתת עדיפות לערים המרכזיות על פני הערים הקטנות. את עדיפות התוויות נפעיל מתוך סרגל התוויות.

חלונית ביטויי התוויות (Label Expressions) מאפשרת ליצור תוויות מורכבות באמצעות שפות קוד שונות – Arcade, VBScript, JScript, Python. באמצעות שימוש בArcade, שפת ביטויים בה עושים שימוש בפלטפורמות ArcGIS השונות, ניתן ליצור ביטויים המכילים:

  • תצוגה של מספר שדות והוספת טקסט חופשי
  • הגדרות יישור שונות כמו שורה חדשה ואותיות גדולות או קטנות
  • תנאים לוגים, פונקציות מורכבות ועוד – למשל, כשרוצים להציג בתווית שטח של פוליגון, בברירת המחדל זה יהיה ביחידות מטריות. אפשר לבנות תנאי לוגי שממיר את אותן ליחידה אחרת, למשל לדונם.

כאשר מציגים תוויות של יותר משדה אחד, למשל שם רחוב ומספר בית, חשוב לשים פלוס בין השדות ולהוסיף גרשיים ורווח כדי שהתוויות לא ייצמדו אחת לשנייה. לדוגמא שם רחוב+" "+מספר בית.

אתם מוזמנים להכיר לעומק את הפונקציות השונות שיש בשפת Arcade בקישור המצורף https://developers.arcgis.com/arcade

שכבות אנוטציות

תוויות הן שכבות טקסט דינמיות. יש מצבים שבהם אנחנו מתעסקים עם מיפוי סטטי, כמו למשל ביצירה של Layout (דף מפה) המיועד להדפסה וחשוב לנו להגדיר את המיקום של כל תווית בנפרד. לעיתים תוויות מסוימות נעלמות או מוסתרות מאחורי תוויות אחרות, וכדי שתהיה את האפשרות להגדיר כל תווית בפני עצמה, צריך להשתמש באנוטציות. אנוטציות הן שכבת טקסט נפרדת המאוחסנת ומנוהלת בתוך Geodatabase. כל אנוטציה היא בעלת מיקום גיאוגרפי משלה וניתן לערוך ולעצב כל אחת באופן נפרד. ניתן ליצור שכבת אנוטציות או להמיר תוויות לאנוטציות היא באמצעות הכלי "Convert Label to Annotation".

ישנם שני סוגי אנוטציות:

אנוטציות סטנדרטיות – אינה מקושרת באופן פורמלי עם ישות מהGeodatabase.  אפשר להמיר תוויות לאנוטציות סטנדרטיות, אבל לאחר ההמרה הן יתנהגו כשכבה נפרדת ולא יושפעו משינויים המתבצעים בשכבת המקור. אנחנו נרצה להשתמש באנוטציות סטנדרטיות כשאנחנו יודעים שהערך שבתווית הוא משהו קבוע. דוגמא טובה לכך היא שמות של רכסי הרים, שנשארים קבועים ולעיתים נדירות מאוד משתנים.

אנוטציות מקושרות ישות – מקושרת לישות ספציפית בשכבה ממנה היא נוצרה. הזזה או שינוי של ערך הישות ישנה בהתאם את האנוטציה המקושרת אליה. בניגוד לאנוטציות סטנדרטיות, באנוטציות מקושרות ישות נרצה להשתמש במצבים שהערך עשוי להשתנות בעתיד, בין אם מבחינת המיקום ובין אם מבחינת שם הערך עצמו. למשל, תוויות שמציגות את נפח המים הנתון שעובר בכל צינור, נתון שיכול להשתנות בתדירות גבוהה.

חשוב לדעת! שכבת אנוטציות מקושרות ישות חייבת להיות מאוחסנת באותו Geodatabase של השכבה אליה היא מקושרת. יצירת אנוטציות מקושרות ישות אפשרית ברישיון Standard או Advanced.

בהמרה של תוויות לאנוטציות צריך להגדיר קנ"מ ייחוס בו סמלי האנוטציות יופיעו בגודל שהוגדר להן. כשמתקרבים או מתרחקים מהמפה, האנוטציה תגדל או תקטן בהתאם, בניגוד לתוויות שהגודל שלהן נשאר זהה בכל קנה מידה שבו נמצאים. לכן, אנוטציות הן רלוונטיות לרמות קנ"מ ספציפיות בדרך כלל, אחרת נראה אותן בגודל מאוד גדול או מאוד קטן על המפה.

עריכה של אנוטציות מתבצעת באמצעות כלי מיועד מתוך סרגל הכלים של העריכה, וכלי עריכה רבים כמו הזזת ישויות, או עריכת נקודות מפנה עובדים גם הם על אנוטציות. אפשר לשלוט באופן מלא על הנראות של כל אנוטציה בנפרד. ניתן לשנות את הגופן, הצבע, הגודל, לסובב את התווית ולהגדיר אם היא ישרה או מעוקלת ועוד.

ההבדלים בין תוויות לאנוטציות:

לסיכום, ArcGIS Pro מאפשר יכולות רבות ומתקדמות ליצירה של תוויות. קיים מגוון רחב של הגדרות מיקום לתוויות ושל כלים לניהול ושליטה על תצוגת תוויות משכבות שונות. ניתן להמיר את התוויות לשכבות אנוטציות נפרדות ולשלוט בתצוגה של כל תוויות בנפרד. מגוון ההגדרות והאפשרויות ליצירת טקסט בArcGIS Pro מאפשר גמישות ונוחות להוספת האינפורמציה על המפה בקלות ובמהירות.

אתם מוזמנים לחקור עוד על יצירת תוויות ואנוטציות בפרו באמצעות הקישורים הבאים:

>> הוספת טקסט למפה – ArcGIS Pro Help – לחצו כאן

>> בלוג ארבעה חלקים ליצירת תוויות ואנוטציות של ESRI – לחצו כאן

צפו בהרצאת הוובינר המלאה:

 

 

השתלמויות חינמיות Online במגוון כלים בסביבת MATLAB

בשנים האחרונות נוספו באתר MathWorks עוד ועוד קורסים מקצועיים במגוון תחומים מדעיים והנדסיים, בהם ניתן ללמוד בצורה מזורזת הן על התיאוריה שמאחורי התחום והן על היישום שלו באמצעות סביבת MATLAB ו/או Simulink.

הקורסים הללו לא מצריכים רישיון ל-MATLAB או התקנה של התוכנה, לא עולים אפילו שקל, לא דורשים התחייבות לרכישה עתידית של כלי MathWorks, ואפשר לעבור אותם מכל מקום, בכל שעה, ואפילו – להתחיל היום, להמשיך מחרתיים, ולסיים בעוד חודש (למרות שבאמת לא נדרשות יותר מכשעתיים במצטבר עבור כמעט כל אחד מהם).

קצת קשה להעביר במילים את החוויה, אבל אם מוכרחים לתאר – אז מדובר בשילוב של סרטוני הדרכה מושקעים, קטעי קריאה "בגובה העיניים", ותרגולי Hands-On שמתבצעים באמצעות ממשק MATLAB-י או Simulink-י מיוחד שנפתח בדפדפן כחלק מסביבת הקורס (התשובות שלך נבדקות בצורה אוטומטית על ידי המערכת ומתקבל משוב מידי). הקורסים מועברים באנגלית, ובסיום כל קורס – אפילו מקבלים תעודה 🙂

אז…באילו נושאים קיימות הדרכות?

לפני סיום, חשוב לדעת שאפשר גם לעבור השתלמויות ארוכות יותר, בעברית, במרכז ההדרכה של סיסטמטיקס (הפועל בהתאם לתו הסגול, והמספק גם השתלמויות מקוונות וכן השתלמויות אצלך במשרד). לרשימת הקורסים (בתשלום) – לחצו פה.

שיהיה בהצלחה!!!

מידול והדפסה תלת-ממדית של גלגלי שיניים – טכניקות והמלצות

מבוא

מהי ממסרה? ממסרה היא מכלול מכני שתפקידה להעביר תנועה (בדרך כלל תנועה סיבובית). ממסרה בדרך כלל גורמת לשינוי מהירות הסיבוב (סל"ד) ומומנט.

הגדרת יחס תמסורת:

  • הסל"ד של הגלגל המניע את חלקי הסל"ד של הגלגל המונע.
  • יחס התמסורת שווה ל– מספר שיניים בגלגל המונע, חלקי מספר שיניים בגלגל המניע. לדוגמא: גלגל שיניים מניע בעל 10 שיניים, וגלגל שיניים מונע בעל 40 שיניים, יחס התמסורת הוא 40/10=4 כלומר 4:1.
  • המשמעות היא שהגלגל המניע צריך להסתובב 4 פעמים בכדי שהגלגל הגדול ישלים סיבוב אחד.

תוצאה – בתמסורת זו אנחנו מקבלים הפחתת מהירות פי 4, והגברת מומנט פי 4.

איור 1: תמסורת גלגל"ש, ביחס תמסורת 1:4

סיבות לשימוש בממסרות:

  • הצורך להעביר תנועה ממקור לצרכן
  • צורך לווסת מהירות בין מקור לצרכן
  • צורך להפעיל מספר צרכנים ממקור אחד
  • הצורך לשנות את אופי התנועה, לדוגמא להפוך מתנועה סיבובית לקווית, או לשנות כיוון סיבוב

סוגי ממסרות

קיימים סוגים שונים של ממסרות, כגון: ממסרות גלגלי שיניים, ממסרות רצועה, ממסרות שרשרת, ממסרה הרמונית, ממסרה רציפה ועוד. כעת נרחיב לגבי סוגי הממסרות הנפוצות.

1.      ממסרות רצועה

בממסרות רצועה, ישנו שימוש נרחב בתעשייה. מדובר בפתרון שהייצור שלו הוא פשוט, זול ויעיל. פתרון זה מאפשר תחום רחב של מרחק בין הצירים, מגן בפני עומס יתר ותומך במגוון רחב של הספקים. ישנם 2 סוגי רצועות עיקריים: רצועות שטוחות / טריזיות, ורצועות תזמון.

מאפיינים

  • ייצור פשוט וזול
  • פעולה שקטה
  • הגנה בפני עומס יתר
  • בלימת תנודות וזעזועים
  • תחום רחב של מרחק בין צירים
  • תמיכה במגוון רחב של הספקים
  • נצילות גבוהה
  • יחס תמסורת לא קבוע
  • כוחות גדולים על גלי הממסרה ומסבים
  • צורך במנגנון למתיחת הרצועה
  • עבור רצועת תזמון:
    • העברת תנועה ללא החלקה
    • דיוק גבוה
    • כוחות קטנים על גלי הממסרה
    • תאימות להספקים נמוכים יותר

2.      ממסרות שרשרת

סוג נוסף של ממסרות הינו ממסרות שרשרת. בהשוואה לממסרות רצועה הן רועשות יותר, יש יותר מרווחים בשילוב, והן דורשות יותר תחזוקה. לדוגמא – שימון של השרשרת ובלאי מוגבר של גלגלי השרשרת.

מאפיינים

  • מאפשרות טווח גדול בין הצירים
  • זולות
  • פשוטות למימוש ויעילות
  • מאפשרות העברת תנועה חלקה, בנצילות גבוהה

3.      ממסרה הרמונית

ממסרה הרמונית היא ממסרה מיוחדת, שנמצאת בעיקר ביישומים מיוחדים, לדוגמא ברובוטיקה. ממסרה זו מבוססת על אקסצנטר מרכזי, שמייצר תנועה בתדר מסוים, כאשר התנועה בתדר גורמת לתנועה על השיניים.

מומלץ לצפות בסרטון הבא בכדי לראות את הממסרה בפעולה:

מאפיינים

  • ממדים קטנים מאוד (קומפקטית)
  • יחסי תמסורת גבוהים מאוד
  • עומסים קטנים על הגלים ומסבים
  • דיוק מאוד גבוה (עם רמת חופשים אפסית – נקרא באקלאש)
  • נצילות גבוהה
  • עלויות גבוהות
  • יחס תמסורת מוגבל בטווח 1:50 – 1:320

 

4.      ממסרות גלגלי שיניים

באופן כללי ממסרות גלגלי שיניים מאופיינות ב:

  • ממדים קטנים
  • תאימות לעומסים גבוהים מאוד
  • נצילות גבוהה, אורך חיים גבוה, אמינות גבוהה
  • אחזקה פשוטה )נדרש שימון אבל לא מעבר(
  • מתאימים לייצור המוני
  • יחס תמסורת מדויק ללא החלקה (למעט Backlash – חופש כאשר משנים כיוון תנועה)
  • מתאים למרחקים קטנים בין הצירים
  • עלולים להיות רועשים
  • אין הגנה בפני עומס יתר – הכוונה שבהשוואה לרצועות שמסוגלות להחליק, גלגלי שיניים בהחלט עלולים להישבר בעומס

קיימים מספר סוגים של ממסרות גלגלי שיניים, כאשר לכל סוג יש את המאפיינים שלו ואלו משמשים לאפליקציות שונות. כעת נסקור מגוון סוגי ממסרות גלגלי שיניים.

סוגי ממסרות גלגלי שיניים:

גלגלי שיניים ישרות – Spur Gear

גלגלי שיניים הכי פשוטים לייצור, צירים מקבילים, נפוצים מאוד, מסוגלים להעביר כוחות גבוהים, ואינם מייצרים כוח צירי.

איור 2: תמסורת גלגל"ש שיניים ישרות

גלגלי שיניים משופעות –Helical Gear

גלגלי שיניים בעלי שיניים משופעות – השיפוע תורם לשילוב הדרגתי של השיניים, ובכך מקל על מעברים דינמיים בין גלגלי שיניים, תוך כדי תנועה. סוג זה חזק יותר לעומת גלגל"ש שיניים ישרות מכיוון שהשן ארוכה יותר ולכן מסוגלת להעביר עומסים גדולים יותר, באופן שקט יותר. כמו כן אלו גם מייצרות רכיב של כוח צירי לא מבוטל ומסובכות יותר לייצור.

איור 3: גלגל"ש שיניים משופעות

 

>>> SOLIDWORKS התוכנה המובילה לתכנון מכני ועיצוב תלת-ממדי – הקליקו לפרטים נוספים

 

גלגלי שיניים שיניים מזוות – Herringbone Gear או V Gear

שקטות יותר בזכות שילוב חלק מאוד, אינן מייצרות כוח צירי, מסובכות יחסית לייצור בשיטות ייצור קונבנציונאליות, אבל אינן בעייתיות להדפסה.

איור 4: גלגל"ש שיניים מזוות

גלגלי שיניים קוניים –Bevel Gear

גלגלי שיניים בעלי צירים מאונכים (צירים נחתכים). במקרה שהשיניים גם משופעות – נקרא Spiral Gear, ובמקרה שציר גלגלי השיניים פיניון אינו באותו המישור עם הציר של גלגלי השיניים הקורונה, התשלובת נקראת קונית היפואידית (נפוץ מאוד בסרן של רכב).

איור 5: גלגלי שיניים קוניים

גלגלי שיניים חלזוני –Worm Gear

תמסורת חלזונית מורכבת מחילזון ומגלגל חלזוני. מאפשרת יחס תמסורת גדול מאוד במבנה קטן מאוד וקומפקטי. קיימת אפשרות לעצירה עצמית, כלומר ניסיון לסובב את הגלגל החלזוני לא מניע את החילזון, והתנועה היא רק חד כיוונית. נצילות נמוכה, מעביר הספקים נמוכים, יחסית יקר לייצור ומחייב דיוק גבוה של המרחק בין הצירים.

איור 6: תמסורת גלגל"ש חלזוני

ממסרה פלנטרית

ממסרה המורכבת ממכלול של גלגלי שיניים הכוללת: טבעת (Ring Gear), שמש (Sun Gear), נושא מזלות (Carrier), לוויינים (Satellites).

מדובר בממסרה מיוחדת שכוללת 8 מצבים, בעלת 2 דרגות חופש, על ידי קיבוע של חלק מסוים. מאופיינת בממדים קטנים, יחס תמסורת גבוה, נצילות גבוהה מאוד ובאקלש נמוך.

מבחינת מצבים, ניתן לקבל:

  1. הפחתה חזקה
  2. הפחתה בינונית
  3. הגברה בינונית
  4. הגברה חזקה
  5. יחס ישיר
  6. שינוי כיוון סיבוב – הילוך אחורי
  7. הילוך סרק

איור 7: תמסורת גלגל"ש פלנטרית

גלגלי שיניים סבבת ופס שיניים –Rack and Pinion (מסרק)

תמסורת גלגלי שיניים המאפשרת מעבר בין תנועה סיבובית לתנועה קווית. מסוגלת להעביר עומסים גבוהים בדיוק גבוה.

איור 8: תמסורת גלגל"ש סבבת ופס שיניים

 

פרמטרים של גלגל שיניים

בכדי למדל גלגלי שיניים, נדרש לדעת את הפרמטרים הבסיסיים שמגדירים את גלגל השיניים. נסקור את הפרמטרים הבסיסיים:

מודול גלגל שיניים (ע"פ תקן ISO) – הפרמטר החשוב ביותר.

מודול גלגל השיניים מחושב על פי הנוסחא – קוטר חלוקה של גלגל השיניים [ממ] (לא הקוטר החיצוני), חלקי מספר השיניים.
הערה: פרקטית, יותר פשוט למדוד קוטר חיצוני של גג"ש, ולכן לצורך חישוב מודול מקורב ניתן להשתמש בנוסחא:

(בתקן ANSI מתייחסים במקום למודול, ל- Diametral Pitch ):

מספר השיניים – פרמטר שמשפיע על יחס התמסורת, ועל הקוטר של גלגל השיניים.
קוטר חיצוני נגזר כבר מהפרמטרים הקודמים, אבל אפשר גם להגדיר קוטר חיצוני ומודול ולקבל את מספר השיניים. תלוי מה יותר חשוב מבחינתנו, מבחינת התכנון.

זווית לחץ – מתאר את זווית קו הפעולה – בעצם הממשק בין גלגלי השיניים,
לרוב היא פשוט בהתאם לתקן 20° (טווח מקובל בין 14 ל 25)

ממדי השן – ראש השן (Addendum), עיקר השן (Dedendum), חשובים אבל לרוב נקבעים לפי התקן.
אפשר לווסת את גודל השיניים בהתאם לעומסים. (כלומר שן גדולה בפיניון ושן קטנה יותר בספור)

פרופיל השן – מבוסס על עקומת האוולונט (Involute).
העקומה מאפשרת לשיניים להתגלגל אחת על השנייה במקום להתחכך.
הערה חשובה – לא בכל תוכנת CAD הפרופיל של השן הוא אוולונט מדויק, ולפעמים מדובר בקירוב גס.

רוחב השן – הכוונה לעובי של הגלגל"ש.
פרמטר בלתי תלוי. ונתון לשליטנו בהתאם לצורך.

גיאומטרית הטבור – המבנה של ליבת הגלגל"ש, לדוגמא האם נדרש קדח מרכזי, שקע לשגם, מקום למיסב.

דרישות גלגלי שיניים

גלגלי שיניים נדרשים להיות חזקים בכדי לשאת במאמצים, קשים בכדי לעמוד בעומס מעיכה, וקשיחים בכדי למזער מעוותים אלסטיים. למעשה, רוב המאמצים מופעלים על השן ואפשר לדמות את זה לעומס כפיפה. אם לוקחים בחשבון שהשן לא מאוד גדולה, ובשורש שלה בדרך כלל היא צרה יותר, אז המאמצים המתפתחים הם דיי גדולים.

נדרשת גם עמידה בשחיקה ועדיף שמקדם החיכוך יהיה כמה שיותר נמוך, בכדי להגביר את הנצילות. החומר צריך להיות עמיד בפני סולבנטים ובעיקר שמנים, נדרשת עמידות גבוהה בהתעייפות, מכיוון שהשיניים עוברות מאמץ מחזורי, התאמה לאפליקציה, ויש לקחת בחשבון נושא של עמידות תרמית.

בחלק השני של הפוסט נדבר על חומרי ההדפסה המתאימים ביותר להדפסת גלגלי שיניים ומגוון טכנולוגיות ההדפסה הרלוונטיות,  כולל הדגמת שימוש ב SOLIDWORKS Toolbox למידול גלגלי שיניים

צפו בוובינר בנושא מידול והדפסה תלת-ממדית של גלגלי שיניים:

 

>> הקליקו לחלק השני של הפוסט – מידול והדפסה תלת-ממדית של גלגלי שיניים – חומרי הדפסה, טכנולוגיות והדגמה

חיסכו זמן עם Magnetic Mates

קורה לא מעט שאנחנו מתכננים מערכות הכוללות מספר מכלולים המתחברים זה לזה בנקודות קבועות, כולם מונחים על אותו המישור (הרצפה) ולמעשה אנחנו נאלצים לבצע עבודה רפטטיבית של הגדרת מייטים בין כל מערכת לרצפה ולנקודת החיבור פעם אחר פעם מחדש.

פיצ'ר Magnetic Mates ( או מייטים מגנטיים בעברית), שהוצג לראשונה בגירסה 2017, מיועד בדיוק למצבים כאלו, ומאפשר לחבר נקודות קבועות בחלק לנקודות קבועות ברצפת ההרכבה.

על מנת לייצר את המייטים המגנטיים ראשית עלינו להגדיר כל אחת מהמערכות כ ASSET, הכולל מישור רצפה ונק' חיבור פוטנציאליות (ניתן להגדיר כמה נק' בכל ASSET). על מנת להגדיר את ה ASSET ניגש לתפריט Tools ונבחר את הכלי Asset Publisher.

כעת נפתח תפריט ההגדרות בצד שמאל ודבר ראשון שנצטרך להגדיר זה מישור הרצפה (Ground Plane) עבור ה ASSET הנוכחי (בתיבה הכחולה). נוכל להגדיר גם מרחק מרווח בין המישור הנבחר למישור הרצפה בפועל.

בשלב הבא נגדיר נק' חיבור (Connecting Points) כאשר עבור כל נק' נצטרך לבחור נק' במודל (קודקוד) וכיוון (ע"י בחירת פאה והנורמל שלו ייבחר ככיוון). ככלל הכיוון יהיה כאשר החץ פונה החוצה מהמערכת.
במידה ולא קיים קודקוד בנק' החיבור הרצויה ניתן להגדיר נקודה באמצעות גיאומטריית עזר או סקיצה.

נלחץ Add Connector ונוכל להמשיך להגדיר עוד נקודות בהתאם לצורך. לאחר הגדרת כל הנקודות נראה חץ צהוב גדול בנקודות שהוגדרו. לסיום נלחץ על ה V הירוק.

כעת נוכל לראות בראש עץ הבנייה שלנו ספרייה שנקראת Published References ותחתיה כל הנקודות שהוגדרו. לחיצה על מקש ימני על התיקייה יאפשר לחזור למסך ההגדרות ולשנות או להוסיף נקודות חדשות.

נחזור על הפעולות האלו עבור כל אחת מהמערכות שנרצה להרכיב יחד.

לאחר שסיימנו עם הגדרת ה ASSETS נוכל לעבור למלאכת ההרכבה. נפתח את ההרכבה ודבר ראשון שנצטרך לעשות זה להגדיר מישור רצפה שאליו יותאמו מישורי הרצפה של המערכות השונות. ניכנס ל- Insert->Reference Geometry->Ground Plane נבחר במישור הרצוי ונאשר.

כעת כשהגדרנו מישור רצפה אנחנו יכולים להתחיל להרכיב את המתקן שלנו.
נתחיל בחלק הראשון, ברגע שנכניס אותו להרכבה הוא יתמקם ישר על מישור הרצפה שהגדרנו בשלב הקודם ונמקם אותו במיקום הרצוי. עבור החלק הראשון כדאי למקם אותו בעזרת mates אחרים לשאר המתקן או ע"י FIX.

הנקודות הסגולות מסמלות את נקודות החיבור הפוטנציאליות של המייטים המגנטיים, והרכיבים הבאים שנוסיף להרכבה יצמדו בצורה אוטומטית לאחת מהנקודות האלו.
נוסיף חלק נוסף למתקן שלנו.

כאשר נזיז את החלק קרוב לאחת מהנקודות הסגולות של החלק הסטאטי (שכבר ממוקם בהרכבה) נראה שהנקודה שהגדרנו על החלק החדש תתחבר אל הנקודות שאליה היא הכי קרובה. נוכל לשלוט בנקודות החיבור בעזרת המקשים ], [, כאשר אחד מהם יחליף את הנקודה הנבחרת על החלק הסטאטי והשני יחליף את הנקודה הנבחרת על החלק החדש.
לאחר שבחרנו בנקודה הרצויה נלחץ קליק על העכבר והחלק יתמקם בצורה הרצויה כאשר ריצפת החלק צמודה לרצפת ההרכבה ונקודות החיבור מחוברות האחת לשנייה.
כמו כן נראה שנוספו גם מייטים תואמים לספריית המייטים.
במידה וחברנו את המערכת לנקודה הלא נכונה, פשוט נתפוס את המערכת, ונגרור אותה לכיוון הנקודה הרצויה והוא יזוז בקלות.

ניתן לנעול את המייט המגנטי ע"י לחיצה על האייקון  אשר נמצא בצמוד לעכבר.

כל שנשאר עכשיו זה להמשיך להוסיף את שאר המרכיבים בזריזות ולסיים את מלאכת התכנון.
כמובן שה ASSETS שהגדרנו שמורים במערכות ובפעם הבאה שנרצה להרכיב מהן מתקן חדש לא נצטרך להגדיר מחדש את כל נקודות החיבור.

בהצלחה!

 

 

 

 

 

Reinforcement Learning – מאיפה מתחילים?

איך גורמים לרובוט ללכת ישר? כמה מומנט נידרש להפעיל על מפרק של יד רובוטית כדי שהיא תרים חפץ מסוים? האם על המכונית לנווט ימינה או שמאלה על מנת להישאר בנתיב שלה בכביש הלא ישר? המטרה של Reinforcement Learning, או בקיצור RL, היא לבנות בקר חכם שיבחר בפעולה הטובה ביותר לביצוע במצב נתון.

ב-RL בחירת הפעולה נלמדת מניסיון, במקום להיות מתוכננת מראש (if… then…) כפי שנעשה בשיטות בקרה מסורתיות. גישה זו מתאימה ביותר למצבים בהם נרצה להריץ במהירות ובזול אלפי ואפילו מיליוני סימולציות ממוחשבות לאפיון מערכת, לדוגמה, רכב אוטונומי הנדרש למיליוני תרחישים שונים. במקום להשתמש באב-טיפוס פיזי ולהתנסות עליו, נעבור להשתמש בסימולציה ממוחשבת ובכך נצליח למדל מצבי קיצון שלא היינו יכולים לבחון במציאות.

אלגוריתם RL מבוסס על התהליך שבו ישנה סביבה (environment) שהיא המודל של המערכת שלנו, לצד סוכן (agent) הצופה ושולט בפעולות שהמערכת מבצעת (למשל, עצירה בתמרור עצור).

הסוכן לומד בעזרת ניסוי-וטעייה, תוך קבלת תגמול על פעולה טובה וקנס על פעולה שגויה.

אותו סוכן מקבל תצפיות (observations) על סמך הפעולות שהמערכת ביצעה, ובוחר את הפעולה הבאה (הטובה ביותר) עבור המערכת על בסיס הניסיון שצבר עד כה.

המגוון הרחב של הכשרות חינמיות ש-MathWorks מציעה כולל כעת קורס חדש של Reinforcement Learning. בקורס תוכלו ללמוד כיצד להשתמש ב- MATLAB וב- Simulink כדי ליצור סוכן של רובוט המנסה לבצע פעולות מיון במחסן.

Original GIF by ReadyGames

כל שאתם צריכים כדי להתחיל זה דפדפן אינטרנט, בו תוכלו לעבוד בגרסה המקוונת של MATLAB. במהלך ה-OnRamp תקבלו הסברים נרחבים ותחשפו לכתיבת מודל RL בעצמכם. כל שלב ושלב ילווה במשוב מידי ובצורה כזאת תוכלו ללמוד ולהתנסות בעצמכם!

גם אם אתם לא יודעים Simulink או את התיאוריה שמאחורי גישת RL, מספיק שאתם מכירים MATLAB על מנת להתחיל. הקורס אורך כשעתיים, אך ניתן לעצור ולהמשיך באופן חופשי. כשתסיימו, תוכלו להוריד אישור רשמי שהשלמתם את הקורס!

מאז גרסת R2019a ניתן לממש פתרונות מבוססי RL בסביבת MATLAB בעזרת ה-Reinforcement Learning Toolbox. בגרסת R2021a נוספה אפליקציה אינטראקטיבית לתכנון ואימון פתרונות מבוססים RL מבלי צורך בכתיבת קוד. את כל הפרטים המלאים תוכלו למצוא בסקירת החידושים בבלוג זה (לחצו לסקירה האחרונה – ראו את סעיף 18).

אם עוד אין לכם רישיון ל-Reinforcement Learning Toolbox – נשמח לשוחח אתכם ולראות כיצד הכלי יוכל לסייע גם לכם. רוצים מידע נוסף? כתבו לנו