Theses supervised by Prof. Dr. Mete Kalyoncu
14 theses · Konya Technical University
Rijit plastik gıda ambalajı imalat prosesinde görüntü işleme tabanlı ürün kalite kontrolü
Gelişmiş toplumlar, gündelik yaşamlarında birçok ambalaj ürünüyle temas halindedirler. Teknolojinin gelişmesi ve üretim süreçlerin hızlanması ile beraber ambalaj üretim maliyetleri düşmüş ve buna paralel olarak tüketim miktarları ise oldukça yükselmiştir. Günümüzde rijit plastik gıda ambalajlarının üretim prosesinde rutin bir şekilde el değmeden plastik ambalajların üretimi gerçekleştirilmektedir. Ancak üretimin ikinci ve önemli kısmı olan kalite kontrol işlemi personel yardımı ile manuel olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada, rijit plastik gıda ambalajı imalat prosesinde görüntü işleme tabanlı ürün kalite kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bu sayede plastik ambalaj üzerindeki kusurların tayini yapılmıştır. Ayrıca bu çalışma bazı fonlarca desteklenen bir projenin de parçası mahiyetindedir. Bu sebeple ana sistemin bir parçası olan görüntü işleme sistemince belirlenen kusurlar yine ana sistemin parçası olan diğer bileşenlere aktarılarak el değmeden kalite kontrol ve paketleme işlemini gerçekleştirmiştir. Görüntü işleme sistemince belirlenen kusurlar bir ayırıcı ünite yardımı ile sistemden uzaklaştırılmıştır. Görüntü işleme uygulaması endüstriyel bir sistem ile yapıldığından, geleneksel bilgisayar tabanlı görüntü işleme sistemlerine göre çok hızlı sonuçlar alınmıştır. Ayrıca filtreler yardımı ile kenar bulma uygulamaları, siyah beyaz dönüşümleri, parazit giderme gibi fonksiyonlar taranarak sistemin en kararlı halde çalışması sağlanmıştır. Elde edilen sonuçlar grafiksel ve şekilsel olarak sunulmuştur.
Dört ayaklı yürüyen bir robotun tek bacağı için arı algoritması kullanılarak kontrolcü tasarımı
Bu çalışmada, mekanik özellikleri katır anatomisine benzer dört bacaklı bir robotun iki uzuvlu bir bacağı için PID tabanlı hibrit kuvvet/yörünge empedans kontrolcü tasarımı ve optimizasyonu yapılmıştır. İlk olarak dört bacaklı mobil robot için kullanılabilecek, iki serbestlik dereceli bir bacak model tasarımı yapılmıştır. Fiziksel parametreler, robotun yürüme kabiliyetini sağlayacak şekilde belirlenmiştir. Tasarıma ait üç boyutlu katı model oluşturulmuştur. Model içerisinde sisteme ait malzeme bilgisi ve mafsal serbestlik dereceleri belirlenerek simülasyon için gerekli ön hazırlık yapılmıştır. Sistemin kinematik ve dinamik denklemleri matematiksel olarak belirtilmiş, daha doğru sonuçlar için uzuvlara ait dinamik parametreler ve malzeme bilgisini içeren üç boyutlu katı model kullanılmıştır. Daha sonra MATLAB/Simulink ortamında simülasyon oluşturulmuştur. Sistemin kontrolü için öncelikle empedans çalışmalarına temel teşkil etmek için standart PID kontrolcü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Temel PID kontrolcüden elde edilen tecrübe doğrultusunda, PID tabanlı hibrit kuvvet/yörünge empedans kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Kuvvet yörünge kontrolünü geliştirmek amacıyla, kontrolcü kazançları ve empedans katsayılarının Arı algoritması optimizayonu ile ayarlaması gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar grafiksel formda sunulmuş, empedans kontrolcünün etkinliği, optimizasyon öncesi ve sonrasında elde edilen kazanç ve katsayılara göre incelenmiştir. Sonuç olarak, sistemin ayakucunun yüzey etkileşimli kuvvet/yörünge kontrolü için başarılı bir empedans tabanlı kontrolcü elde edilmiş ve parametreleri optimize edilerek, performansı geliştirilmiştir. Elde edilen sonuç ve öneriler, yedinci bölümde değerlendirilmiştir.
Dört ayaklı hidrolik tahrikli bir robotun modellenmesi ve uygulaması
Bu tez çalışmasında, yenilikçi bir yaklaşımla dört ayaklı bir robotta kullanılmak üzere bir robot bacağının tasarımı yapılmıştır. Tasarımın kendisi için optimizasyon tekniklerinin uygulanması, çalışmanın yenilikçi yönlerinden biridir. Tasarım aşamasında, robot bacağının mekanizması ve topolojisi hidrolik güç ünitesinin yükünü azaltmak için optimize edilmiştir ve sonuç olarak, mobil robotlarla ilgili en büyük problemlerden biri olan enerji verimliliği geliştirilmeye çalışılmıştır. Ayrıca, imal edilen robot bacağın konum kontrolü için çeşitli kontrolcüler tasarlamak ve tasarlanan kontrolcülerin performanslarını ölçmek için benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Buna ek olarak, tasarlanan kontrolcülerin parametrelerini, sistem yanıtını belirlenen metriklere göre şekillendirebilmek için yine optimizasyon temelli yaklaşımlar kullanılmıştır. Bu bağlamda, benzetim çalışmalarında kullanılmak üzere tasarlanan robot bacağın matematiksel modeli ve fiziksel modeli elde edilmiştir. Daha sonra, gerçekleştirilen benzetimler ile elde edilen kontrolcülerin geçerliliğini ve güvenilirliğini doğrulamak için, bacak modelinin ilk örnek üretimi yapıldıktan sonra gerçek sistem üzerinde kontrol denemeleri yapılmıştır. Bahsedilen optimizasyonlar, sürü zekâsı metasezgisine dayanan yeni bir arama algoritması olan Arı Algoritması ve literatürde yaygın olarak kullanılan aynı zamanda başka bir metasezgisel algoritma olan Genetik Algoritma kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Son olarak, tasarlanan ve imalatı yapılan robot bacağın hâlihazırda elde edilen modeli kullanılarak, kendi kendini dengeleme ve yüksek hareket kabiliyeti olan dört ayaklı bir robot konsepti önerilmiştir. Ayrıca, dört ayaklı bir robotun yürümesi sırasında robot bacağın adımı için bir yörünge tasarımı yapılmıştır. Bu bağlamda, dört ayaklı yürüyüş sırasında robot bacağının yörüngesinin belirlenmesini sağlamak için bir Merkezi Örüntü Üreteci tasarlanmıştır. Tasarlanan ve imalatı yapılan robot bacağın hâlihazırda elde edilen modeli kullanılarak dört ayaklı bir robotun yürüyüş analizleri yapılmıştır.
Dört ayaklı bir robotun engebeli yüzeylerde yürüme analizi ve kontrolü
Bu tez kapsamında, dört ayaklı bir robotun (4AR) adım yörünge denetimini geliştirmek amacıyla farklı optimal kontrolcü tasarımları ve düz/engebeli yüzeylerde yürüyüşüne yönelik özgün bir kontrol mimarisi tasarlanarak modelleme, simülasyon ve analiz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar dikkate alınarak 4AR'ın tasarım kriterleri ve fiziksel parametreleri belirlenmiş, ileri/ters kinematik analizi ve sayısal hesaplamaları gerçekleştirilmiş, Newton-Euler metodu tabanlı kapalı form matematiksel dinamiğine ait çözümlemeler sunulmuştur. Yürüyüş çalışmalarına temel teşkil etmesi amacıyla, tek bacak modeli üzerinden, adım hareketinin yörünge kontrolüne yönelik daha önce önerilmeyen sezgisel algoritmalar kullanılarak, özgün yaklaşımlarla optimal PID, Hibrit LQR-PID, Bulanık Mantık Kontrolcü (BMK) tasarımları gerçekleştirilmiş ve karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Ayak ucu ile yüzey arasındaki etkileşimi denetleyen PID tabanlı bir Empedans Kontrolcü tasarlanmıştır. Ayrıca, dört ayaklı bir robota (HyQ2max) ait fiziksel ve dinamik parametrelere sahip, üç serbestlik dereceli bir bacak yapısı modellenmiş ve çeşitliliği artırmak amacıyla PIλDµ kontrolcü tasarlanmış, performansı klasik PID kontrolcü ile kıyaslamalı olarak değerlendirilmiştir. Adım hareketi üzerine yapılan çalışmalar ile sistemin ayakucu yörünge denetimi iyileştirilmiştir. Sistemin katı modeli CAD programında tasarlanmış ve ADAMS ortamına aktarılarak 4AR'ın dinamik modeli elde edilmiştir. Yürüyüş boyunca adım evrelerine göre kazançlarını uyarlayan PD tabanlı bir tork kontrolcü geliştirilmiştir. ADAMS ve MATLAB/Simulink programlarının eş zamanlı koşturulması ile, 4AR'ın düz bir zeminde statik yürüyüşün yanı sıra tırıs, rahvan ve eşkin dinamik yürüyüşleri olmak üzere toplamda dört farklı çeşitte düzlemsel yürüyüş simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu tezde, 4AR'ın düzensiz yüzeylerde yürüyüş kontrolüne yönelik, gövdenin ve adım hareketinin birlikte denetlenebildiği ve bunların kontrolcü çıkışı üzerindeki etkilerinin ayarlanabildiği, ayak ucu ve engebeli yüzey arasındaki etkileşimi düzenleyen empedans konum-kuvvet denetimini de içeren, özgün bir kontrol mimarisi önerilmiştir. Dört farklı çeşit standart engebelerden oluşan bir parkur tasarlanmış, 4AR'ın engebeli yürüyüş kontrolü ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Önerilen kontrol mimarisinin, 4AR'ın denge ve kararlılığını koruyarak, engebeli parkurda referans yürüyüş planını başarılıyla denetleyebildiği gösterilmiştir. Sistemin tüm durum değişkenine ve hata değerlerine ait kapsamlı sayısal sonuçlar sunulmuş, literatürdeki benzer sonuçlar ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir.
Tekerlekli askeri araç bileşenlerinin titreşim kaynaklı yorulma analizleri
Bu çalışmada, askeri tekerlekli araçlar üzerine bağlanan bileşenlerin titreşim kaynaklı yorulma analizleri yapılmıştır. Deneysel doğrulama uygulaması olarak askeri araç üzerine bağlanan bir elektrik panosu askı aparatı kullanılmıştır. Elektrik panosu askı aparatı üzerinde zaman ve frekans uzayında titreşim kaynaklı yorulma analizleri gerçekleştirilmiş ve yapılan yorulma test sonuçlarıyla karşılaştırılarak önerilen yöntemlerin deneysel doğrulama yapılmıştır. Elektrik panosunun bağlanacağı araç üzerinde meydana gelecek titreşimleri tanımlamak için ABD Savunma Bakanlığı tarafından hazırlanmış MIL-STD-810G Test Standardı kullanılmıştır. Elektrik panosu askı aparatının üç boyutlu bir katı modeli oluşturularak sonlu elemanlar yöntemiyle modal analiz ve belirtilen yüklemeler altında rastgele titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Frekans uzayında Narrow-Band, Wirsching-Light, Ortiz-Chen, Tunna, alfa_0.75, Tovo-Benasciutti ve Dirlik yöntemlerine göre yorulma ömürleri hesaplanmıştır. Zaman uzayında ise olası hasar noktaları üzerinden alınan tepki güç spektral yoğunluklarına göre gerilme-zaman geçmişi sentezlenmiştir. Sentezlenen zaman geçmişlerinin tepki güç spektral yoğunluklarına uygunlukları kontrol edildikten sonra Rainflow Algoritması'na göre çevrimler sayılmıştır. Sayılan çevrimlerin meydana getirdiği hasarlar Palmgren-Miner hasar birikimi teorisine göre toplanarak askı aparatının araç üzerinde farklı eksenlerdeki ömürleri elde edilmiştir. Askı aparatının bağlanacağı araç üzerindeki minimum ömür, boyuna eksende gözlemlenmiştir. Bu yönde tanımlanan yüklemeler altında elektrik panosu askı aparatının ömrü deneysel olarak titreşim testleriyle elde edilmiştir. Deneysel olarak gözlemlenen ve elde edilen yorulma ömrü, zaman uzayında ve frekans uzayında önerilen yöntemler kullanılarak hesaplanan yorulma ömürleriyle karşılaştırılmış ve sonuçlar tablolar halinde sunulmuştur.
Ağır vasıta hava kompresörü arızalarının makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak analizi
Küçük bir bileşen olmasına rağmen hava kompresörleri, ağır vasıta aracın uzun yol sürüşlerinde emniyetli bir şekilde hareketini devam ettirmesine yardımcı olmaktadır. Çalışmada literatür ve teknik servis görüşmeleri neticesinde en sık rastlanan hava kompresörü arıza durumları belirlenmiştir. Belirlenen arıza türleri kendi içerisinde değerlendirilmiş ve arıza derecelerine göre deney hazırlıkları yapılmıştır. Deneyler için test düzeneği oluşturularak yazılım ve sensör donanımları ile 19 farklı çalışma durumuna ait veriler kayıt altına alınmıştır. Kayıt altına alınan 23.987 verinin %80'i ile PYTHON programında Destek Vektör Makineleri (DVM), K-En Yakın Komşu (K-nn), Naive Bayes Sınıflandırıcısı, Rastgele Orman Algoritması ve Yapay Sinir Ağları algoritma modelleri oluşturulmuş ve bu modeller kalan %20'lik veri ile test edilmiştir. Modeller 10 kat çapraz doğrulama işlemine tabi tutulmuştur. Ardından modellerin test verilerine göre doğruluk oranları belirlenmiştir. Destek Vektör Makineleri Radyal Tabanlı Fonksiyon Kerneli %100, K-En Yakın Komşu algoritması Manhattan Uzaklık Ölçütü %99.50, Gaussian Naive Bayes Sınıflandırıcısı %94.60, Rastgele Orman Algoritması %99.30, Yapay Sinir Ağları %99.80 doğruluk oranı sonuçlarını vermiştir. Modellerin Kappa ve F1 skor değerleri incelenmiş, eğitim ve test verileri için karmaşıklık matrisleri oluşturulmuştur. Modellerin hiç karşılaşmadığı verilerde tahmini sınıfı yüzdelik oranla belirlenmiş ve elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu çalışma makine öğrenmesi algoritma modellerinin, ağır vasıta hava kompresörü arızalarının tahmin edilmesinde etkili olabildiklerini göstermektedir.
Bir ağır vasıta hava kompresörünün modellenmesi ve performans optimizasyonu
Bu çalışmada; bir ağır vasıta hava kompresörünün matematiksel modellenmesi ve performans optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bir test sisteminden elde edilen deneysel veriler kullanarak sistemin modellenmesi ve performans parametrelerinin optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Öncelikle sistemin performansını etkileyecek parametreler belirlenerek istenen amaca yönelik olarak optimize edilmiştir. Sistemin parametre sayısının fazla olması ve arama aralıklarının genişliği nedeniyle deney sayısını ve optimizasyon uzayını çok büyük bir hale getirmiştir. Bu sebeple, Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanarak gerekli deneysel test sayısı belirlenmiştir. Deneysel veriler üzerinden kompresörün girişlerine karşın çıkışlarını hesaplamak amacıyla sistemin bir matematiksel modellemesi yapılmıştır. Elde edilen matematiksel modelin geçerliliği deneysel olarak doğrulanmıştır. Devir sayısı, soğutma sıvısı akış hızı ve sıcaklığı, üretilen havanın sıcaklığı, basıncı ve debisi gibi parametreler kompresörün performansına ve verimine etki etmektedir. Minimum enerji sarfiyatı, maksimum hava debisi, minimum doldurma süresi, optimum hava basıncı gibi amaçlar için kompresörün çalışma parametreleri optimize edilmiştir. Optimizasyon sonrası elde edilen optimum parametrelerin sistem performansı üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmalara ait sonuçlar tablolar ve grafikler şeklinde verilmiştir.
Tornalama işleminde kesici takım tutucuları için dinamik titreşim sönümleyici tasarımı
Bu çalışmada, tornalama işleminde kullanılan delik içi kesici takım tutucuları için dinamik titreşim sönümleyici tasarımı yapılmıştır. Deneysel doğrulama uygulaması olarak bir delik içi tornalama işleminde kesici takım içerisine yerleştirilen dinamik titreşim sönümleyici ile tornalama işlemi yapılmıştır. Boyunun çapına oranı 6 olan bu kesici takım tutucunun hem dinamik titreşim sönümleyici ilavesiz hem de dinamik titreşim sönümleyici ilaveli formu ile tornalama işlemi yapılarak sonuçlar karşılaştırmalı olarak irdelenmiştir. Deneyde dinamik titreşim sönümleyici ilave edilmemiş proseste alınan ses kaydı üzerinden FFT analizi yapılarak takıma gelen zorlama frekansı belirlenmiş olup bu frekansa uygun dinamik titreşim sönümleyici tasarlanmıştır. Aynı zamanda karşılaştırma için ilk işlenen numune şahit numune olarak ayrılmış olup üzerinde çeşitli incelemeler yapılmıştır. Tasarlanan dinamik titreşim sönümleyici, kesici takım tutucuya adapte edildikten sonra bu kesici takım tutucu ile tornalama operasyonu gerçekleştirilmiş ve sonuçlar kaydedilmiştir. Yine dinamik titreşim sönümleyici ilaveli kesici takım tutucu ile işlenen numune şahit numune olarak ayrılmış olup üzerinde çeşitli incelemeler yapılmıştır. Deney sonucunda bu iki numune karşılaştırmalı olarak incelenip sonuçlar kayıt altına alınmıştır. Deneysel olarak elde edilen numuneler, görsel muayene, ses sinyalleri grafikleri, gürültü seviyeleri, frekans uzayları ve yüzey pürüzlülükleri açısından karşılaştırılmış ve sonuçlar grafikler ve şekiller ile sunulmuştur. Deneysel sonuçlar incelendiğinde, geliştiren dinamik sönümleyicinin 600 dev/dak ve 800 dev/dak açıl hızlardaki titreşim seviyelerinde belirgin bir etki göstermediği, ancak 1000 dev/dak ve 1200 dav/dak 'açıl hızlardaki titreşimi büyük oranda sönümlediği görülmüştür. Her iki operasyonda gürültü ölçümlerinde yaklaşık 8~10 dBA düşüş, yüzey pürüzlülüklerinde yaklaşık %94'e kadar iyileşme görülmüştür.
Tutucu kola sahip dört ayaklı bir robotun optimum empedans kontrolü
Bu çalışmada, tutucu kola sahip dört ayaklı bir robotun (TUKSDAR) matematiksel modellenmesi, optimum empedans kontrolü ve yürüyüş optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. Empedans kontrol, robot teknolojisinde kritik bir öneme sahiptir. Robotun etkileşimde bulunduğu ortamla uyumlu bir şekilde hareket etmesini ve görevlerini güvenli bir şekilde yerine getirmesini sağlamaktadır. Empedans kontrolü, TUKSDAR'ın nesne manipülasyonu, yürüyüş ve diğer temel görevlerde kullanılabilirliğini artırmak için özgün senaryo algoritmalarının tasarlanmasını gerektirmiştir. Bu senaryoların uygulanması ve hareketlerin analizi, empedans kontrol parametrelerinin optimize edilmesini sağlamıştır. Bu şekilde, robotun etkili bir şekilde etkileşimde bulunduğu nesnelerle ve çevreyle uyumlu hareket etmesi sağlanmıştır. TUKSDAR'ın empedans kontrol tekniği, ayaklarda ve tutucu kolda PID tabanlı kartezyen empedans kontrolünü içermektedir. Bu kontrol tekniği, robotun nesnelerle hassas bir şekilde etkileşime girmesini, kuvvet uygulamasını ve nesneleri kavramasını mümkün kılmaktadır. Aynı zamanda, robotun dengesini koruması için dinamik önlemler de empedans kontrolcü tasarımıyla birlikte gerçekleştirilmiştir. TUKSDAR'ın dengeleme sistemi, ayak uç noktalarının etkileşim konumlarını değiştirmek için ana gövdenin eğim açılarından yararlanan yenilikçi bir yaklaşımla tasarlanmıştır. Bu çalışma, dört ayaklı robotların zorlu arazi koşullarında tekerlekli robotlara göre avantajlı olduğunu vurgulayarak, özellikle deprem, nükleer felaketler ve kimyasal tehlikeler gibi insan için zararlı durumlarda dört ayaklı robotların kurtarma görevlerinde kullanılabilirliğini artırmayı hedeflemektedir. Empedans kontrolü, bu tür tehlikeli ortamlarda robotun güvenli ve etkin bir şekilde hareket etmesini sağlayarak, insan hayatını koruma ve kurtarma operasyonlarına yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, tutucu kola sahip dört ayaklı bir robotun (TUKSDAR) empedans kontrolü tekniklerine çeşitli algoritmalar eklenerek istenen ortam ve kurgulanan çeşitli senaryolara karşılık görevini güvenli ve etkili bir şekilde yerine getirebildiği gösterilmiştir. Yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar sayısal ve grafiksel olarak sunulmuştur.
İşbirlikçi bir robotun arı algoritması kullanarak optimum empedans kontrolü
Bu çalışmada, 7 serbestlik dereceli Kuka LBR iiwa 14 R820 serisi işbirlikçi robotun optimum empedans kontrolcü tasarımı yapılmıştır. İlk olarak robot kolun D-H parametreleri belirlenmiş bu parametreler yardımı ile ileri ve ters kinematik analizi ve sayısal hesaplamaları yapılmıştır. Matematiksel modelin elde edilmesinden sonra sistemin katı modeli MATLAB programına aktarılmıştır. Empedans ve PID kontrolcü MATLAB/Simulink programında tasarlanmıştır. Son olarak Arı Algoritması kullanılarak tasarımı yapılan kontrolcünün optimizasyonu yapılmıştır. Optimize edilen kontrolcünün çalışma performansı; dışarıdan kuvvet uygulanmadan robot kolun istenilen yörüngeyi takip etmesi, hareketsiz duran robota üç eksende kuvvet uygulanması, hareket halindeki robot kola dışarıdan kuvvet uygulanması, hareket halinde iken robotun düz bir engelle karşılaşması ve hareket halinde iken robotun eğik bir engelle karşılaşması olmak üzere beş farklı senaryoda incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar grafiklerle sunulmuştur. Geliştirilen metodun etkinliği sayısal uygulamalarla gösterilmiştir. Bu kapsamda robotun çalışmasını denetleyen optimize edilmiş kontrolcünün çok düşük hata değerleri ile sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Beş farklı senaryoda da robot kol, az miktarda aşmalar ile salınım yapmadan ve kalıcı durum hatası oluşmadan, hareketsiz durduğu durumlar için başlangıç konumuna başarılı bir şekilde tekrar gelmiş ve hareket halindeki durumlar için ise kendisinden istenilen yörüngeleri başarılı bir şekilde tamamlayabilmiştir.
Orta kalibre bir topun iç balistik performansına namlu parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada; orta kalibre bir topun iç balistik performansına namlu parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Orta kalibre namlularda çok fazla mekanik yapı mevcuttur ve bu yapıların namlu balistik değerlerine olan etkileri incelenerek optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Öncelikle namlu balistik değerlerini etkileyen faktörler belirlenmiş ve istenilen amaca yönelik olarak optimize edilmiştir. Orta kalibre namlu çeşidinin fazla olması ve kriterlerinin fazla olması nedeniyle optimizasyon uzayını çok büyük bir hale getirmiştir. Bu sebeple Taguchi deneysel tasarım yöntemi kullanarak gerekli deneysel tasarım sayısı belirlenmiştir. Orta kalibre namlu iç balistiğine etki eden faktörler belirlenmiş ve bu girdiler ile namludan çıkan merminin karakteristik değerlerini belirlemek için matematiksel modellemesi yapılmıştır. Namluların yapısında mevcut olan yiv-setin genişliği, derinliği, helis açısı ve yiv-setin geometrisi gibi iç balistiğe etki eden değerlerdeki değişimlerin namludan çıkan merminin, çıkması için geçen süre, doğrusal hızı ve açısal hızına etkileri karşılaştırılmıştır. Çıkış değerlerin literatürde belirlenmiş değerleri sağlaması için gerekli olan giriş değerlerine optimize edilmiştir. Yapılan çalışmalara ait sonuçlar grafikler ve tablolar şeklinde verilmiştir.
Yüksek taşıma kapasitesine sahip bir paralel robotun tasarımı ve kontrolü
Bu çalışmada, döküm-dövme fabrikaları gibi tozlu ve sıcak ortamlarda çalışmak üzere tasarlanmış, yüksek taşıma kapasitesine sahip bir paralel robotun mekanik, kinematik ve hidrolik tasarımı incelenmiştir. Bu tür ortamlarda çalışanların sağlığını korumak amacıyla, robotun tasarımında paralel kol mekanizması kullanılmıştır. Robot, kızak üzerinde kayarak hareket kabiliyeti artırılmış ve 6 serbestlik derecesine sahip olacak şekilde geliştirilmiştir. Robotun kinematik analizi için Denavit-Hartenberg (D-H) parametre tablosu hazırlanmış ve paralel kol mekanizmasının avantajlarından yararlanılarak sistemin ileri ve ters kinematik modelleri oluşturulmuştur. Ayrıca, belirlenen uç işlevci konumuna ulaşmak için gerekli yörünge ve hareket planlama yöntemleri sisteme entegre edilmiştir. Sistemin matematiksel modeli oluşturulmuş ve MATLAB/Simulink ortamında fiziksel model kullanılarak simülasyon gerçekleştirilmiştir. Robotun hassas ve hızlı konum kontrolü sağlamak amacıyla eklem hareketlerini kontrol eden PID kontrolcü tasarlanmıştır. Bu kontrolcünün parametreleri, Arı Algoritması (AA) kullanılarak optimize edilmiştir. Simülasyon sonuçları, sistemin performansını değerlendirmek için maksimum aşma (Mp), kalıcı hata (ess), toplam yer değiştirme ve toplam hız değişimi kriterlerine göre analiz edilmiştir. Mp kriteri açısından en iyi performans artışı %57.84 ile dirsek ekleminde, ess açısından ise %4.93 ile taşıyıcı kızak ekleminde elde edilmiştir. Yer değiştirme açısından en iyi performans artışı %64.64 ile dirsek ekleminde görülürken, hız değişimi bakımından en iyi performans artışı %72.76 ile kule dönüş ekleminde elde edilmiştir. Ön tasarım ve optimal parametreler kullanılarak yapılan yörünge takibi simülasyonlarında, konum hatası %77.62 oranında azaltılmış ve en büyük hata 213.8 mm'den 47.83 mm'ye düşürülmüştür. Ortalama konum hatası ise %37.40 oranında iyileştirilerek 19.89 mm'den 12.45 mm'ye indirilmiştir. Optimize edilmiş kontrolcüler vasıtasıyla yapılan simülasyonlar sonucunda, sistemin gerekli tork-açısal hız ve kuvvet-doğrusal hız grafikleri elde edilmiş ve bu verilere dayanarak uygun hidromotor seçimleri ile silindir boyutlandırılması yapılmıştır. Ayrıca, sistemde kullanılacak hidrolik pompa, oransal yön kontrol valfi, hidrolik filtreleme bileşenleri ve hidrolik yağ tankı boyutlandırılması gerçekleştirilmiştir. Sistem tasarımında kullanılan hidrolik bileşenlerin seçimleri ve tasarımı detaylandırılmıştır. Sistemin çalışma uzayı görselleştirilmiş ve tezde yer verilmiştir. Sonuç olarak, optimize edilmiş kontrolcü kullanılarak yüksek taşıma kapasitesine sahip paralel robotun yörüngeyi hassas bir şekilde izleyebildiği gösterilmiştir. Çalışmada elde edilen sayısal değerler grafik ve tablolar halinde sunulmuştur.
Bir robot manipülatörün optimum enerji tüketimi için yörünge planlaması
Bu çalışma, altı serbestlik dereceli ABB IRB 1010 robot manipülatörünün optimum enerji tüketimi için yörünge planlamasını ele almaktadır. İlk olarak, Denavit Hartenberg (D-H) yöntemi kullanılarak eklem değişkenleri belirlenmiştir. Ardından, bu değişkenler kullanılarak ileri ve ters kinematik hesaplamaları yapılmıştır. Daha sonra, farklı yörünge planlama fonksiyonları kullanılarak yörünge planlaması yapılmış ve dinamik hesaplamalar yapılarak bu yörünge planlama fonksiyonlarına göre eklemlerin tork gereksinimleri ve enerji tüketimleri hesaplanmıştır. Yörünge planlama fonksiyonlarından birisi olan beşinci derece polinom seçilerek bu fonksiyon üzerinde enerji tüketimini azaltmak için Arı Algoritması kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Farklı yörünge planlama fonksiyonlarının ve optimize edilmiş olan beşinci derece polinomun performansları MATLAB – Simulink ortamında gerçekleştirilen simülasyonlarla karşılaştırılmış ve sonuçlar grafikler ve tablolarla sunulmuştur. Bu sonuçlara göre en fazla enerji tüketen yönteme göre %46,90'a kadar daha az enerji tüketimi elde edilmiştir.
Paslanmaz çelik sac parçaların derin çekme prosesinin bilgisayar destekli analizi ve optimizasyonu
Bu tez çalışmasında, sac metal şekillendirme proseslerinden derin çekme araştırılmış. Derin çekme işlemine etki eden kalıp tasarım parametrelerinden dişi kalıp yarıçapı, zımba yarıçapı, kalıp boşluğu, kalıp derinliği, zımba çapı, pod çapı parametrelerinin farklı seviyelerde katı modelleri oluşturulup, bir mühendislik yazılımı ile analiz edilmiştir. Malzeme olarak AISI 304 seçilmiştir. Bilgisayar ortamında, daha kalıp üretimine başlamadan, bu analizler yapılıp istenilen ölçülere en yakın kalıp modellemesini bulabilmek için çıkan sonuçları Taguchi analizi ile bütünleştirilerek optimum parametreler bulunmuştur. İş parçası modeline göre bulunan parametreler dişi kalıp yarıçapı 15 mm , zımba yarıçapı 6 mm , kalıp boşluğu 2.7 mm, derim çekme derinliği 60 mm , zımba çapı 70 mm , pod çapı 145 mm olarak bulunmuştur. Bulunan optimum değerlere göre ANOVA'da Varyans analizi uygulanarak %86.06 doğruluk oranı bulunmuştur. S/N değerlerine göre hesaplanan Varyans analizinde en etkin parametre olarak %38.66 zımba çapı, %29.32 kalıp derinliği, %13.21 zımba yarıçapı, %5.25 pod çapı, %2.56 dişi kalıp yarıçapı, %2.24 kalıp boşluğu olarak bulunmuştur. Sonuç olarak yapılan analizlerde dişi ve zımba yarıçapları büyüdüğünde derin çekme işlemi hata oranı azalmıştır. Kalıp boşluğu ve pod çapı iş parçasına göre verilmez ise; derin çekme işleminde yırtılma, çizilme, kulaklanma gibi problemlerin olabileceği ve kalıp derinliği ve zımba çapının birbirine bağlı olduğu anlatılmıştır.