51
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Çip üzerinde sistem mimarili fpga kullanarak gerçek zamanlı görüntü işleme algoritmalarının gerçekleştirilmesi
Bu tezde, gri seviye görüntü dönüşümü ve kenar bulma algoritmaları, Zynq-7000 mimarisine sahip FPGA üzerinde gerçek zamanlı olarak uygulanmıştır. Oluşturulan deney düzeneğinde, gömülü sistem uygulaması için Picozed gömülü görüntü işleme kartı kullanılmıştır. Kullanılan kart, üzerinde Xilinx Zynq-7000 mimarisine sahip XC7Z030 FPGA barındırmaktadır. Zynq-7000 mimarisi ARM işlemci ve FPGA bloklarına sahip olduğu için, yazılımsal ve donanımsal olarak programlanabilir yapıdadır. Bu iki yapı arasındaki iletişim Gelişmiş Genişletilebilir Arayüz (AXI-Advanced eXtensible Interface) üzerinden sağlanmaktadır. Ayrıca, ARM işlemci bir işletim sistemi kullanmaya da imkân tanımaktadır. Xilinx tarafından sağlanan Linux işletim sistemi, FPGA'da kullanılan donanımlar ve kartın barındırdığı donanımlar için sürücü desteği sağlamaktadır. Bu tezde, kartın programlanmasında Yazılım Tanımlı Çip Üzerinde Sistem (SDSoC-Software Defined System on Chip) programlama ortamı seçilmiş ve AVNET tarafından sağlanan Picozed uyumlu SDSoC görüntü işleme platformu kullanılmıştır. Programlamada, C/C++ dilleri kullanılarak kartta kurulan Linux işletim sisteminde çalışan proje oluşturulmuştur. Görüntü işleme uygulamaları için aynı ortam donanımsal programlama yapmayı da mümkün kılmıştır. Donanımsal olarak gerçekleştirilmek istenen hesaplamalar, donanım hızlandırmalı hesaplama yapısı sayesinde doğrudan aynı ortamda tasarlanmıştır. Seçilen görüntü işleme uygulamaları; 1920X1080 piksel çözünürlükte, 60 çerçeve/saniye hızında gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmiştir. Uygulanan kenar bulma algoritmaları, Sobel, Prewitt ve Roberts kenar tespit yöntemleridir. Gömülü sistemin HDMI girişinden alınan görüntü verileri işlenerek HDMI protokolünde çıkışa aktarılmıştır. Tezde her bir uygulama, hem yazılımsal hem de donanımsal olarak gerçekleştirilmiş ve performansları karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: FPGA, Zynq-7000, Picozed gömülü görme kartı, SDSoC, Kenar algılama
Design and manufacture of an omni-wheel robot with a dual arm manipulator
In the latest years, Autonomous Robots, which can operate using variety of different movement, have be developed manufactured and used in various occasions and occupations in this thesis a robot has been designed and created which uses Omni Wheels. Omni wheels robots are very common, since they do have the ability to move in any direction, and some are equipped with grippers or/and arms. A common problem that exists in such robots is that the robot's gripper is too short to reach items that are stored in high elevations, for example above a table. Given that most items are stored in higher places, the purpose of this research has been to design and create a robot that has large arms that can reach objects that are above its height without the need of expanding its body and without the risk of tripping over. Furthermore, it has been the objective of this research to equip this Omni robot with wireless radio capabilities. This wireless radio controlled capabilities would further enhance the function of the robot to obtain and transmit data from a remote position.
Mobil robotlar için gömülü sistem tasarımı
Son zamanlarda otonom ve yarı otonom mobil robotlar üzerine yapılan araştırmalar hız kazanmıştır. Her geçen gün robotlar daha akıllı sistemler haline dönüşmektedir. Robotik uygulamalara otonom özelliğinin eklenmesi ile sistemlerin kullanım esnekliği önemli ölçüde artmaktadır. Bu tez çalışmasında, yarı otonom bir mobil robotun istenilen komutu yerine getirerek arzu edilen noktaya gelmesi amaçlanmıştır. Mobil robotun kendi kendine karar vermesi sayesinde robotun engellerden kaçınarak, nesnelere ve kendine zarar vermeden en kısa rotadan gitmesi ve üzerindeki sensörler ile istenilen bilgilerin alınması hedeflenmiştir. Tasarlanan mobil robot platformu ARM tabanlı bir kontrolör kartı ile kontrol edilmiş ve robot işletim sistemi olarak bilinen (ROS) açık kaynak kodları kullanılmıştır. Bu sayede esnek programlama kabiliyetine sahip bir robot platformu oluşturulmuştur.
Derin öğrenme kullanarak tıbbi görüntü bölütleme
Bu tezde, ilk olarak son yıllarda makine öğrenmesi alanında çok fazla ilgi duyulan derin öğrenme yaklaşımı hakkında detaylı bilgilere yer verilmiştir. Daha sonra, en tehlikeli cilt kanseri türü olan melanomun tespitine yardımcı olabilmek adına otomatik bir cilt lezyonu bölütleme uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu tıbbi görüntü bölütleme uygulaması, derin öğrenme tabanlı olan Konvolüsyonel Sinir Ağı (KSA) mimarilerinde değişiklik yapılarak elde edilen Tam Konvolüsyonel Ağ (TKA) mimarileriyle gerçekleştirilmiştir. Uygulama için gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda veri seti olarak ISIC 2017 kullanılmış olup FCN-AlexNet, FCN-8s, FCN-16s ve FCN-32s isimli dört farklı TKA mimarisinden yararlanılmıştır. Bu mimariler ve veri seti dikkate alındığında, bu çalışma bilimsel yazında ilk kez gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar için öncelikle TKA'lar ayrı ayrı eğitilmiş ve eğitilen bu ağ modellerinin geçerlilik veri seti üzerindeki doğrulukları ve Dice katsayıları karşılaştırılmıştır. Ayrıca, lezyon bölütleme çıkarımları görselleştirilerek kullanılan TKA mimarilerinin lezyonları ne kadar keskinlikte bölütleyebildiği gözlemlenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, cilt lezyonu bölütleme uygulamalarında TKA'ların elverişli olduğunu göstermiştir. Bununla beraber, deneysel sonuçların bilimsel yazına ve tıbbi görüntü bölütleme ile ilgili çalışmalar yapan araştırmacılara katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Anahtar Kelimeler: Derin öğrenme, Konvolüsyonel Sinir Ağı, Tam Konvolüsyonel Ağ, Tıbbi görüntü bölütleme.
Kaskad nesne algılama ve yapay sinir ağları yöntemleri ile dudak okuma
Görüntü veya sesin, yazıya (metne) veya şekle dönüştürülmesi teknolojinin ilerlemesi ile daha çok kolaylaşmıştır. Söylenenlerin yazıya veya şekle dönüştürülmesi, günümüzde tam olarak istenen seviyede olmasa da tatminkâr sonuçlar elde edilebilmektedir. Ancak, görüntü arayıcılığıyla söylenenlerin tam olarak ortaya konması -dudak okuma işlemi- istenen bir seviyede değildir. Bunun sebebi, dudak okuma işleminde karşılaşılan engellerin, sesin işlenmesindeki -analizinde- karşılaşılan engellerden fazla olmasıdır. Bu tez çalışmasında video görüntülerindeki konuşma içeriğinin dudak okuma yöntemiyle tahmini gerçekleştirilmiştir. Dudak okuma görüntüdeki yüzün, gözlerin, dudak bölgesinin, dudakların ve dudakları temsil eden dış sınırlarının çizilerek dudak hareketlerinin takibini gerektiren karmaşık bir süreçtir. Bu çalışmada, öncelikle temel görüntü işleme yöntemleri incelenmiş daha sonra görüntüdeki yüzü bulmak için renk uzaylarının ten renginin tespitindeki başarıları karşılaştırılmıştır. Görüntüdeki yüzün bulunmasından sonra yüzün pozisyonu (sağa veya sola yatıklığı) kontrol edilmiştir. Yüzün eğimi, göz ve dudakların da eğik olduğu anlamına geldiği için bu eğim miktarına göre dudak dış sınır noktalarının tekrar hesaplanmasını gerektirmiştir. Yüzün eğiklik miktarı, gözlerin konumlarına göre hesaplanmıştır. Yüz üzerindeki gözler, belirlenmiş bir aralıkta (bölgede) elips, daire veya çizgi gibi şekillerin tespit edilmesinde kullanılan hough dönüşümü ile bulunmuştur. Gözlerin birbirlerine göre konumları bulunarak dudak dış sınırlarının tekrar hesaplanmasında kullanılmıştır. Daha sonra dudak dış sınırlarının hesaplanmasının öncesi ve sonrası karşılaştırılmıştır. Daha sonra dudak bölgesinin bulunması işlemi gerçekleştirilmiş ve bu bölgenin bulunmasında kullanılacak olan yöntemler(yüzün 1/3 lük kısmında bulunması, ten renginin kullanılması, çene ve burun deliklerinin tespiti gibi) kullanılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Dudak bölgesinin bulunmasından sonra dudakların ve dudakların dış sınırlarının tespit edilmesi ve dudak dış sınırlarının çiziminde ten renginden yararlanılmıştır. Dudak okuma işlemi 15 nokta ile kontrol edilir. Bunlar dudağı temsil eden 14 nokta ile dişlerin görünüp görünmemesidir. Bu 15 nokta içinden seçilmiş 10, 11 ve 19 noktanın değerlerinden oluşan 3 farklı özvektör oluşturulmuştur. Dudak hareketlerinin izlenmesi için dudak sınırları ve kalınlıkları arasındaki farkların yapay sinir ağları ile değerlendirilmesi sonucunda dudak okuması gerçekleştirilerek tahmin doğruluk oranları karşılaştırılmıştır.
Derin öğrenme kullanılarak FPGA'lar ile gerçek zamanlı nesne algılama ve tanıma
Nesne algılama ve tanıma işlemi, otonom insansız yer araçları, robotik ve medikal görüntü işleme gibi birçok alanda temel görevlerden biridir. Son zamanlarda derin öğrenme, veri ölçüsü büyük olduğunda birçok araştırmacı tarafından bu alanlarda kullanılmıştır. Özellikle, derin öğrenmenin en güncel yapılarından biri olan Evrişimsel Sinir Ağları (ESA'lar) bu alanda büyük başarılar sağlamıştır. ESA'lar ile ilgili gerçek zamanlı çalışmalar, Grafik İşleme Birimi (GPU- Graphics Processing Unit) kartları ile gömülü olarak yapılmıştır. GPU'lar yüksek kararlılıkla sonuçlanmasına rağmen, yüksek güç ve enerji tüketimi ve büyük hesapsal yük problemi ortaya çıkarmıştır. Bu problemin üstesinden gelmek için, İkili Sinir Ağı (İSA'lar) olarak adlandırılan, düşük kesinlikli yani ikileştirilmiş ağırlık ve aktivasyonlu ESA'lar Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA-Field Programmable Gate Array)'lar üzerinde uygulanmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, hem ARM işlemci hem de ZYNQ XC7Z020 içeren PYNQ FPGA kartı kullanılarak, nesne algılama ve tanıma işlemleri yapılmıştır. Birinci olarak; PYNQ kartı üzerine yüklenen OpenCV kütüphanesini kullanarak Haar-Kaskat sınıflayıcı oluşturulmuş, yüz ve göz algılama işlemi gerçekleştirilmiştir. İkinci olarak; bilimsel yazında geliştirilmiş olan İSA'lar kullanılarak köpek, araç, uçak vb. nesnelerin tanınması işlemi yapılmıştır. PYNQ kartına harici olarak takılan kamera ile alınan görüntü üzerinde veya hafızasında depolanan nesne görüntüsü üzerinde önceden eğilmiş ISA'lar ile gerçek zamanlı tanıma işlemleri yapılmıştır. Donanım ve yazılımda geçen süreler ve başarımları tablolar ve grafikler ile verilmiştir. Üçüncü olarak MNIST el yazısı ve CIFAR nesne görüntü veri kümeleri üzerinde tanıma işlemi uygulanarak, ESA'lar, Merkezi İşlem Birimi (CPU-Central Processing Unit) ve Nvidia'nın Jetson TK1 ve TX1 GPU kartlar ile hız ve kararlılık açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Son olarak, PYNQ kartına harici olarak takılan Movidius USB-GPU ile gerçek zamanlı nesne tanıma uygulamaları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar şekiller ile verilmiştir. Bu tez çalışması ile GPU'lar kümesi nesne algılama ve tanıma işlemleri için kullanılmadığı sürece, FPGA'ların düşük kararlılık bedelinde düşük güç tüketimi ile daha hızlı sonuç verdiği sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: FPGA, PYNQ, Nesne Algılama, Nesne Tanıma, Derin Sinir Ağları, İkileştirilmiş Sinir Ağları
Kriptografi programlamada ses steganorafisi
ÖZET Özellikle son yıllarda bilgi ve bilgisayar sistemlerinin güvenliği oldukça önemli bir konu olarak karĢımıza çıkmaktadır. Son dönemlerde internetin yaygınlaĢmasıyla veri alıĢveriĢi ve paylaĢımı da artmıĢtır. Dünyanın birçok yerindeki insanlar tarafından metin, resim, video, ses gibi birçok veriyi içeren dosyalar, etkin bir Ģekilde paylaĢılabilmektedir. Fakat bu iletiĢim ağı hayatı kolaylaĢtırdığı gibi çok ciddi güvenlik sorunlarını da beraberinde getirmiĢtir. Ġnternet gibi herkese açık olan bir ağdan gizli tutulan veriler paylaĢıldığı veya gönderildiği zaman üçüncü Ģahıslar tarafından bu verilere kolaylıkla eriĢilebilir. Bu ciddi tehlikeler karĢısında verilerin gizlenmesi ve değiĢtirilmesini engellemek için geliĢen teknoloji ile birlikte yeni uygulamalar ve yeni sistem koruma mekanizmaları ortaya çıkmıĢtır. Kullanılan bu uygulamalarda kriptografi ve steganografi olarak birçok Ģifreleme algoritması oluĢturulmuĢ ve verilerin güvenliğini daha da artırmak için var olan algoritmalar geliĢtirilmeye devam edildiği gibi hâlâ yeni algoritmalar da oluĢturulmaktadır. Günümüz teknolojilerindeki geliĢmelerle beraber, verilerin güvenliği gün geçtikçe daha zorlaĢmaktadır. Güvenlik, herhangi bir haberleĢme sisteminde en temel faktör olarak kabul edilmektedir. ĠletiĢim kanallarına yapılan saldırıların artması, gizli tutulması gereken verilere dıĢarıdan ulaĢılması ve bazı sistemler yardımıyla bilginin kaynağından baĢka bir yere aktarılması veya bilginin değiĢtirilmesi, bilginin sahipleri için çok ciddi sorunlar oluĢturmaktadır. Bilginin gizli kalmaması bireyleri, toplumları ve devletleri çok kötü Ģekillerde etkileyeceği için bu konu önemli ve tehlikeli bir tehdit oluĢturmaktadır. Siber saldırıların yöntem ve tekniklerinin artması, sistemlerdeki mevcut verilere ulaĢılmasını da kolaylaĢtırmıĢtır. Veri gizliliği ve bütünlüğünün önemi artmıĢtır. Verilere izinsiz kiĢiler tarafından ulaĢıldığı durumlarda, verilerin çalınması, değiĢtirilmesi ve sisteme zarar verilmesi gibi olumsuz sonuçlar ortaya çıkmaktadır. Bu tezde algoritmayla önce veriler ĢifrelenmiĢ daha sonra Ģifrelenen veriler ses dosyası içerisine gizlenmiĢtir. Verilerin bir yerden baĢka bir yere taĢınması durumunda, veri gizlemesi yapıldığından, iletilen veri üçüncü Ģahıslar tarafından görülemeyecektir. Ancak çeĢitli saldırılar ve analizler sonucunda gizlenen veriye izinsiz kiĢiler ulaĢmak isteseler bile ulaĢamayacaklardır. Çünkü gizlenen veri ilk olarak bir algoritmayla ĢifrelenmiĢ daha sonra ise ses içerisine gizleme yapılmıĢtır. Ses içerisindeki gizli veriye ulaĢılsa bile Ģifreleme yapıldığı için anlamsız bir veri elde edilir. Bu çalıĢmada Taylor serisinin açılımı kullanılarak, algoritma dil analizi ve açık metin saldırılarına karĢı güçlü hale getirilmiĢtir. Kriptografi ve Steganografi birleĢtirilerek elde edilen bu hibrit model ile kriptolojiye farklı bir bakıĢ açısı ortaya konulmuĢtur. Önerilen algoritma ile yapılan uygulamalarda kriptoloji dolayısıyla siber güvenlik alanında matematiğin hayati önem taĢıdığı bir kez daha ispatlanmıĢtır. Anahtar Kelimeler: Ses Steganografi, Kriptografi, Veri Steganografi, Video Steganografi, Metin Steganografi
Bir dikey tırmanma robotunun tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Büyük binaların veya diğer yapıların duvarlarında temizlik, boyama, muayene, bakım ve gözetim gibi görevler, tırmanma ve manipüle etme becerilerine sahip robotlar gerektirir. Yüksek yapıların yüzeylerinde gerçekleştirilecek her türlü bakım, onarım, muayene, gözetim gibi işlemlerin gerektirdiği iskele kurulumu, güvenlik ekipmanlarının sağlanması, sigorta masrafları gibi birçok güvenlik önlemi yüksek maliyetli olması ve bu işlemlerde insan faktörünün yer alması can kayıplarına yol açmaktadır. Bu bağlamda duvar tırmanıcı robotlar, düşük operasyon maliyeti, hızlı operasyon olanağı, herhangi bir ön hazırlık gerektirmeden tüm işlemleri gerçekleştirebilmesi ve en önemlisi can kayıplarını en aza indirmesi sebebi ile bu tip işlemler için çok gerekli bir donanım haline gelmektedirler. Bu tezde pürüzsüz yüzeylerde otonom hareket edebilen, hareketi sonucunda emme kuvveti kullanarak yüzeye kenetlenebilen bir duvar tırmanma robotu tasarımı, MATLAB ortamında simülasyonu ve prototip üretimi yapılmıştır. Robot dikey yüzeylerde hareket etme özelliğine sahiptir. Kenetlenme işlemi, emme pompaları kullanılarak sağlanmaktadır. Robot, kenetlenme sonucunda kenetlenme bilgisini sensör aracılığı ile anlayabilmektedir ve karşısına çıkan duvarı ultrasonik sensör vasıtasıyla algılayabilmektedir.
FDAM ile hareket ettirilen dört çeker mobil robotun FPGA ile kontrolü
Son yıllarda gelişen mikroişlemci teknolojisi, sensör teknolojisi ve motor sürücü sistemlerindeki gelişmeler ile birlikte mobil robotlar hakkında yapılan çalışmalar artmıştır. Mobil robotlar genellikle insanlar açısından tehlikeli ortamlarda yapılan arama kurtarma çalışmalarında, yük taşıma-yerleştirme sistemlerinde, coğrafi bilgi sistemlerinde veya haritalamada kullanılmaktadır. Bu çalışmada karşısına çıkan engelleri algılayarak yönünü belirleyen bir dört çeker mobil robotun tasarımı ve kontrolü gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan dört çeker mobil robotun her bir tekerleği kapalı çevrimli FDAM (Fırçasız Doğru Akım Motoru) ile hareket ettirilmiştir. Böylece daha hassas dönüş açısı ve geniş bir hız aralığında çalışma imkânı elde edilmiştir. Ayrıca mobil robot tekerleklerinin yüksek verimli tahrik elemanı olan FDAM ile hareket ettirilmesi ile mobil robotun enerji tüketimi de azaltılarak çalışma süresi arttırılmıştır. Dört çeker mobil robotun kontrol algoritması National Instruments firması tarafından üretilen Myrio-1900 FPGA geliştirme kartında oluşturularak mobil robotun engelleri hızlı bir şekilde algılaması ve hızlı bir şekilde tepki vererek yönünü belirlemesi sağlanmıştır. Çalışmada engelleri daha doğru ve hassas bir şekilde algılamak için yüksek hassasiyete sahip LiDAR kullanılmıştır. LiDAR dört çekerli mobil robotta bulunan bir servo motor üzerine monte edilmiştir. Servo motor ile LiDAR'a hareket kabiliyeti kazandırılmaktadır. Servo motor sayesinde LiDAR iki yüz yetmiş derece görüş açısına sahip olmaktadır. Böylece mobil robot karşısına çıkan tüm engelleri algılayabilmektedir.
Sözlüksel benzeşim yöntemi ile android tabanlı duygu analizi uygulaması
Bu çalışmada, Android tabanlı mobil cihazlarda sözlüksel benzeşim yöntemiyle duygu analizi yapan bir mobil uygulama gerçekleştirilmiştir. Duygu analizi sözlüksel benzeşim yönteminde kullanılan duygu sözlüğü, kapsamayı üst anlam (hypernym), kapsanmayı alt anlam (hyponym), aynı seviyede olmayı eş düzeylik (coordinate) olarak ifade eden, bunlara benzer ilişkiler içeren WordNet sözcük veri tabanı ve Resnik WordNet benzerlik ölçümü yöntemi kullanılarak geliştirilmiştir. Google, Yandex gibi sözlük uygulamalarıyla İngilizce sözcükler Türkçeye çevrilmiştir. Olumlu, olumsuz olarak etiketlenmiş film ve otel yorumları ile veri setleri oluşturulmuştur. Duygu sözlüğü ve veri setleri ile duygu analizi yapılmıştır. Duygu analizinde veri setleri, normal ve etkisiz kelimesiz formlarıyla kullanılmıştır. Duygu analizi sonuçları doğruluk ve F-Ölçütü başarım ölçütleriyle değerlendirilmiştir. Duygu analizinde yaklaşık %56 oranında başarı sağlanmıştır. Duygu sözlüğünün oluşturulma, duygu analizinde kullanılma sürecinde Java platform ve kütüphaneleri kullanılmıştır. Türkçe duygu sözlüğü ile Android Studio platformunda duygu analizi Android mobil uygulaması geliştirilmiştir.
Hareketli konveyor üzerinde kamera görüntüsü ile nesne tanıma ve nesneleri yerine koyma uygulaması
Günümüzde, görüntü işleme çalışmaları arttıkça uygulama alanları da hızla gelişmektedir. Kamera gibi görüntü araçları görüntü işleme algoritmaları eklenerek bir çeşit gelişmiş sensör ve tek başına sistem ve makine olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu gelişmeden yola çıkarak bu tezde düşünülen, bant sistemlerinin üzerinden paketlemeye kadar olan süreçte malzeme tespiti ile ilgili bir çalışmanın başarısını görmektir. Bu tespitin hem hatalı ürünü ayırt edecek hem de ürünün doğru sınıflandırmasını yapacak özellikleri taşıması beklenmektedir.Bu tezde, nesnelerin görüntü içerisindeki yerine, açısına bağlı kalmadan tanınması, sınıflandırılması ve robot kol ile yerine konması amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik deneysel bir düzenek oluşturulmuştur. Bu deneysel düzenekte aktif bir kamera sistemi, nesnelerin özelliklerinin çıkartılmasında kullanılan görüntü işleme algoritması, bu özellikleri kullanarak nesnelerin tanınmasını sağlayan bir Yapay Sinir Ağı (YSA) algoritması, tanınan nesnelerin yerine konması için kontrol ünitesi ve bir robot kol kullanılmıştır.Bu sistemde konveyor bant hız kontrolü, haberleşme ve robot kol açı değerlerinin sağlanması için mikroişlemcili kontrol ünitesi hazırlanmıştır. Robot kol üç eksenli olarak rc tip servo motorlu yapıdadır. Robot kol gövdesi lazer kesim alüminyumdan yapılmıştır. Konveyor bant üzerine yerleştirilen pc kamerası ile makine görmesi sağlanmıştır.Bu tez çalışmasının üretimin ihtiyacı olan bu sistemlerin gelişmesinde kullanılması ve bu sistemlerin üretim hatlarındaki yerlerini alması umulmaktadır.Anahtar Sözcükler: Nesne tanıma, robot kol, görüntü işleme, yapay sinir ağı
Genel amaçlı robot kolu tasarımı
Bu tez, üç eksen ve bir adet tutucuya sahip bir robot manipülatör ve robot manipülatöre insansı el hassasiyeti kazandırmak amacı ile ivmeölçer sensörlerden gönderilen komutlarla yönlendirilen, mikroişlemci ailesinden PIC ile kontrol edilen servo motor sürücü kartı tasarım çalışmasını ortaya koymaktadır. Robot manipülatörün tasarımı için Dassault Systemes firmasının ürettiği Solidworks programı kullanılmıştır. Baskı devre tekniği ile üretilen 5 adet servo motoru sürebilen motor sürücü kartı Proteus ve Eagle çizim programlarında tasarlanmış ve çizilmiştir. İnsansı el hassasiyeti, motor sürücü kartının donanımı göz önünde tutularak freescale firmasının ürettiği orta sınıf üç eksen ivmeölçer sensörler seçilerek sağlanmıştır. Robot kolunun gövdesinin ve uzuvlarının oluşturulmasında pleksiglas, kestamid ve alüminyum malzemeler seçilmiş, solidworks'de tasarlanan parçalar lazer kesimle imal edilmiştir.İnsan elinin hassasiyetini algılayarak çalışan orta sınıf ivmeölçerler ile robot prototibini hareket ettiren düzenek, yüksek yatırım maliyetleriyle profesyonel olarak oluşturulması durumunda, kumanda kolu veya öğretme bilgileriyle kontrölü yapılan robotlardan farklı olarak insan el hassasiyetinin birebir kopyalamasını yapabilecek şekilde tasarlanabilecektir.
Modeling and control of raw emissions of a diesel engine under practical conditions
A real-time capable in-cylinder pressure based diesel engine-out PM estimator has been developed. Using the ECU signals and in-cylinder pressure data new variables have been derived and used as inputs for an exponential zero dimensional modeling approach. This approach required little computational effort making the ECU capable of cycle based PM emissions calculation, significantly faster than in real-time. Along with the PM estimator an accurate NOx emissions model has been utilized in a MIMO feedback controller motivated by the gain scheduling concept. Two types of experimental passenger car DI diesel engines, equipped with in-cylinder pressure sensors have been used. Measurements have been taken during steady state and transient operation on engine test benches for development work. Implementation of the emission models and the controller has been done on a test vehicle and tests were carried out on the test track and vehicle test bench. Good correlation between the estimated and measured PM has been achieved for various experiments, not only at steady state operation but also for transient states. Particularly, the model delivers good qualitative results in general, as well as good quantitative results in some regions. PM emission gradients between operating points are represented successfully. The raw emissions controller ? despite further need for optimization ? has been successful in controlling PM and NOx emissions simultaneously over EGR and pilot injection quantity. Gain scheduling has eliminated the need for an inverse combustion model. EGR and injector actuators were manipulated in a cascaded controller structure where the designed PI controllers altered reference values of the actual EGR and pilot injection quantity controllers that were already present in the system.
İç mekan mobil robot navigasyonu ve kontrolü
Proje mobil robotun çizgi takip performansını arttırmaya yönelik donanım ve yazılım geliştirmeyi amaçlamıştır. Çizgi takip algoritmasının pozisyon geri beslemesi görüntü işleme temeline dayandırılarak elde edilmiştir. Çizgi takip algoritmasından gelen motor hız referansını takip etmeyi kolaylaştırıcı motor sürücü tasarımını geliştirilmiştir. Mobil robot görevleri kablosuz olarak robota bir SCADA ara yüzü ile gönderilmiştir. Bunun yanında robottan gelen haritalama ve diğer veriler yine aynı ara yüz ile takip edilmiştir. Anahtar sözcükler: Mobil robot, otonom, görüntü işleme, motor sürücü, rf modül, telemetri.
Sanal mikroskobi uygulaması için otomatik lam yükleyici
Sanal mikroskop, mikroskop altında bulunan cam lamın incelenme deneyimini bilgisayar ortamında sanal olarak veren sistemlerdir. Sanal mikroskobinin verimli bir şekilde kullanılabilmesi için lamların, başka bir kullanıcıya ihtiyaç duyulmadan lam kasetinden alınıp, mikroskob objektifi altına yerleştirilmesi gerekmektedir. Otomatik lam yükleyicisi, programlanmış konumdaki lamı, lam kasetinden hassas şekilde alıp, mikroskobun lam sehpasına koymalı ve lam üzerindeki örneğin görüntüsü alındıktan sonra lamı ilk konumuna geri bırakmalıdır. Bu tezde, bu tür otomatik lam yükleyicisi robot sisteminin mekanik ve elektronik tasarımı yapılarak entegrasyon gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan robot, silindirik düzenleşime sahip, ilk eklemi dönel, ikinci eklemi birinci ekleme paralel ve prizmatik, üçüncü eklemi ise ikinci ekleme paralel ve prizmatiktir. Döner olan ilk eksende sonsuz vida-dişli sistemi tercih edilmiş olup diğer iki eksende ise motordan gelen döner hareket doğrusal harekete bilyalı vida sistemi ile çevrilmiştir. Denetim sistemi olarak yaygın ve efektif bir kontrol algoritması olan kapalı döngü PID (Oran-İntegral-Türev) kontrol algoritması kullanılmıştır. TI F28335 (DSP) mikrokontroller kartı kullanılarak PID kontrolcü ve diğer ilgili giriş çıkış sinyalleri elde edilmiştir. Programlama ortamı olarak Matlab Simulink ortamı seçilmiştir. Mekanizmamızın uç işlevcisinin konumu verilip, verilen konuma göre motorların hareket miktarı, ters kinematik ve dişli denklemleri ile hesaplamıştır ve uç işlevcicinin verilen konumuna ulaşma davranışı incelenmiştir. P, I, D katsayılarının etkileri araştırılmış ve ilgili sonuçlar alınmıştır. İstenen konum ve ulaşılan konum değerleri karşılaştırıldığında yapılan hatanın %2 değerinden daha düşük olduğu görülmüştür.
Designing of web-based lattice path controller for indoor environment by using multiple quadrotors
Unmanned aerial vehicles (UAVs) become very popular in last years by the help of increasing computing power per area and per cost. While UAVs with global positioning system (GPS) can easily operate to flight autonomously, this and such sensors data cannot be always trusted. And most of the cases for small and nano scale UAVs, we cannot use these kinds of sensors because of cost, complexity and weight. Safely and reliably operating close to unknown indoor or GPS-denied environments requires improving UAVs' sensing, localization, and control algorithms. To solve and improving for a UAV is one problem, extending it to a multiple UAVs is another problem. We study and develop a framework for multiple UAVs to command and control from web-based front-end. In our experiments, a quadcopter platform called AR.Drone from Parrot Inc. is preferred and used because of its open-source API and kernel level arrangements. Test flights inside a warehouse validate the framework is capable of control one or more quadcopters in given different lattice-based path from a web browser. UAVs are capable of localizing its position with using IMU, front and bottom camera. All UAVs are interconnected to each other and controller computer through a self-healing network, so if one or more quadcopter fails because of lack of battery or any other circumstances, the rest of the group continues its mission.
Optimization of vibraiton comfort of heavy duty trucks
In this thesis, a model based approach have been applied in order to provide a better and compact design for heavy duty trucks? cabin suspensions. A 7 DOF half truck model was built in Matlab/Simulink and a multi DOF model was built in Solidworks and Matlab/Simmechanics. For the time and frequency domain the results are evaluated accoring to ISO 2631-1 standard. Then the design options have been plotted in graphics in order to provide a compact choice of solution for cabin suspension design. The differences in the results of two simulations have been observed and the reasons are discussed. A user friendly guide user interface has been developed in order to obtain quick results and easy parameter selection. After the simulations a significant performance improvement in the ride comfort has been obtained.
SCARA robot manipulatör ile seçme ve yerleştirme uygulaması
Bu çalışmada, bir SCARA (Selectively Compliant Articulated Robot for Assembly) Robot Manipulatör'ün konum kontrolü üzerine çalışılmıştır. Robotun konum kontrolünün gerçekleştirilebilmesi için, ileri ve ters kinematik problemleri çözülmüş, jakobiyen ve transformasyon matrisleri hesaplanmıştır. Pnömatik kısımların (silindir, tutucu) çalıştırılabilmesi için uygun valfler seçilmiş, bu valflerin tetiklenmesi için devreler imal edilmiştir. Motorların tahriki için sürücü devreler imal edilmiştir. Geri besleme elemanları (potansiyometreler), motor sürücü devreleri ve valf tetik devreleri ile Visual Studio ile yazılan kontrol programı arasında iletişimi sağlayacak uygun veri toplama kartı seçilmiştir. Yazılan kontrol programında elde edilen konum ve açı değerlerini doğrulamak için SolidWorks programında robotun birebir modeli yapılmıştır. Sonuçların uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.
Kabuk tipi sentetik veri setlerinde özgün bir analiz çalışması
Bu çalışmada, kabuk tipi sentetik veriler üzerinde belirlenen parametrelere göre K-means yöntemi kullanılarak özgün bir kümeleme analizi yapılmıştır. Gerçek veri setlerinin genellikle çok boyutlu olması ve bu nedenle görselleştirilmeleri mümkün olmaması nedeniyle iki boyutlu sentetik veri setleri kullanılmıştır. Çok boyutlu veri setlerinde veri noktalarının çoğunlukla dış kabuk kısmında yoğunlaşması nedeniyle veri setleri kabuk tipinde oluşturulmuştur. Görüntü işleme çalışmalarında kenarları çıkartılmış imgelerdeki verilerin dış katmanlarda bulunması kabuk tipi verilere örnek olarak verilebilir. Gerçekleştirilen analiz çalışması ile iki boyutlu uzayda oluşturulan farklı topolojilerdeki kabuk tipi veri setlerinin; kümeler arası boşluk, küme içi boşluk, küme sayısı, kabuk kalınlığı, veri sayısı ve iç içe küme sayısı parametrelerine göre en başarılı kümeleme performansları işlem zamanı ve doğruluk ölçütleri ile gözlenerek optimum veri seti yapıları bulunmaya çalışılmıştır. Ayrıca, kullanılan KTSV'lerin çarpıklık ve basıklık gibi istatistiksel özellikleri ile kümeleme performansı arasındaki bağlantı araştırılmıştır. Gerçekleştirilen deneylerin sonuçları tablolar ve grafikler halinde sunulmuştur.
Kameralı görüntü alanı içinde hareket kontrolü
Bu tez çalışmasında, belirli bir yüksekliğe sabitlenmiş web kamerası yardımıyla alınan geri besleme bilgileri, kontrolcü bilgisayar tarafından yönetilen, bluetooth kablosuz iletişim protokolü ile bağlı ?Lego Mindstorms NXT? ile hazırlanmış mobil araçların kontrolünde kullanılmıştır.Mobil araçların tanımlamasında tek renkten oluşan üç parçalı renk etiketleri kullanılmıştır. Renk etiketleri kabarcık analizi yöntemi ile araçların konumlarını ve doğrultularını hesaplamakta kullanılmıştır.Birden fazla mobil aracın birbirlerine ve tanımlanan engellere (gerçek ya da sanal) çarpmadan, kullanıcı tarafından verilen konumlara en uygun yoldan gitmek için A* yol bulma algoritması kullanılmıştır. Mobil araçların yollarının kesişmesi durumunda önceliği olan araca diğer araç yol vermektedir.Proje kapsamında bulunan yazılım ve arayüzü Windows işletim sistemi ve .NET çerçevesi üzerine C# programlama dili kullanarak hazırlanmıştır.
Bir robot manipulatörün bilgisayar destekli mühendislik araçları ile çalışma uzayı analizi
Robot manipülatörleri üretim, montaj, kaynak, boya, paketleme gibi otomasyona dayalı günümüz endüstriyel uygulamalarında sıkça kullanılan sistemlerdir. Üretimde hız, yüksek hassasiyet ve kalite artışı robot manipülatörlerinin sağladığı üstünlüklerdir. Karmaşık geometrilere sahip bu sistemlerin tasarımlarında klasik yöntemler yerine günümüz modern mühendislik araçları kullanılmaktadır.Bu çalışmada, ele alınan bir endüstriyel robot manipülatörü için statik ve dinamik analizler, sonlu elemanlar yöntemi kullanan ticari bir bilgisayar destekli mühendislik yazılımı olan CosmosWorks ile gerçekleştirilmiştir. Farklı çalışma yükleri için, robot manipülatörünün üç boyutlu çalışma uzayı içerisindeki farklı noktalara erişmesi durumundaki uç nokta statik yer değiştirmeleri ve manipülatör üzerinde oluşan en büyük von-Mises gerilmeleri sayısal olarak hesaplanmıştır. Bu şekilde, robot manipülatörünün çalışma uzayı içerisindeki statik davranışı belirlenmiştir. Ayrıca, robot manipülatörünün farklı konumlardaki direngenliklerini incelemek amacı ile doğal frekans analizleri yapılmıştır. Manipülatörün çalışma uzayı içerisindeki doğal frekans değişimleri üç boyutlu olarak sunulmuştur. Ayrıca robot manipülatörünün belirlenen bazı hareketleri farklı hızlarda gerçekleştirmesi durumunda gereksinim duyduğu mafsal momentleri de incelenmiştir.
Otobüslerde profil ile koltuk karkası arasında kullanılan braketin topoloji optimizasyonu
Bu tez çalışmasında, otobüslerde koltuk karkası ile gövde profili arasında yer alan braketlerin yapısal dayanımı, ağırlık optimizasyonu ve maliyet etkinliği açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Otobüs gibi yolcu taşıma araçlarında güvenlik, konfor ve maliyet gibi parametreler önemli bir rol oynamaktadır. Bu bağlamda, braketlerin hem yük taşıma kapasitesini koruyacak hem de gereksiz malzeme kullanımını ortadan kaldıracak şekilde yeniden tasarlanması gerekliliği doğmuştur. Çalışmada, topoloji optimizasyonu yaklaşımı ile altı farklı braket tasarımı geliştirilmiştir. Bu tasarımlar, farklı geometrik şekillere ve yük yollarına sahip olacak şekilde oluşturulmuştur. Her bir braket tasarımı için altı farklı çelik malzeme (DP800, DP600, AISI 304, AISI 316, ST52 ve ST37) seçilerek alternatif çözüm setleri oluşturulmuştur. Braketlerin yapısal analizleri, sonlu elemanlar yöntemi ile Abaqus/CAE yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yükleme koşulları, ECE R80 standardına uygun şekilde belirlenmiş olup yolcu oturma pozisyonunu ve ani yüklemeleri temsil edecek düzeyde uygulanmıştır. Her bir kombinasyonda elde edilen maksimum von Mises gerilmeleri, yer değiştirme değerleri ve güvenlik katsayıları analiz edilerek performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca, analiz sonuçlarına ek olarak, her bir malzeme için birim fiyatlar ve kataforez kaplama giderleri Temmuz 2025 tarihli piyasa verilerine göre değerlendirilmiş ve kapsamlı bir maliyet analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda, DP800 çeliği ile üretilen optimize braketlerin, hem mekanik mukavemet hem de ekonomik açıdan en avantajlı kombinasyonu sunduğu ortaya konmuştur. DP800, yüksek dayanım-ağırlık oranı sayesinde daha ince kesitlerle yeterli yapısal performansı sağlarken, diğer yüksek alaşımlı çeliklere göre daha düşük maliyet sunmaktadır. AISI 304 ve 316 paslanmaz çelikleri yüksek korozyon direnci sunsa da maliyet açısından dezavantajlıdır. ST52 ve ST37 gibi düşük karbonlu çelikler ise düşük maliyetli olmakla birlikte güvenlik katsayısı açısından yetersiz kalmaktadır. Bu bağlamda, elde edilen bulgular; otomotiv endüstrisinde ağırlık azaltımı, güvenlik ve maliyet dengesi açısından oldukça önemli sonuçlar sunmaktadır.
Dağıtık mobil robotlar için yeni bir otonom yol planlama ve engel tespit sisteminin tasarımı
Endüstride mobil robotlar genellikle çalışma sahası içerisindeki iş istasyonları arasında yük taşıma amacıyla kullanılmaktadır. Bu yüklerin geleneksel metodlar kullanılarak forkliftler ile taşınması durumunda operatöre bağlı hata ve kazalar oluşabilmektedir. Ayrıca forkliftlerin hareket kısıtlılıkları da yüklerin transferleri sırasında sınırlı çalışma alanı oluşturmaktadır. Otonom mobil robotların endüstriyel sahalarda yer alması bu hata ve kazaların azalması konusunda önem arz etmektedir. Mobil robotların yaygın kullanım alanlarından birisi de stoklama hizmetinin verildiği depolardır. Genellikle robot filoları şeklinde kullanılan bu robotlar için ticari gelişmelerle beraber birçok akademik çalışmalarda gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmalardan lokalizasyon ve pozisyonlama problemlerinin çözülmesi önemli bir yer almaktadır. Robotların belirlenen görevleri yerine getirirken en az güç tüketimi ile rota boyunca güvenli bir biçimde ilerlemesi, akademik ve ticari çalışmaların temelini oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, dağıtık hareket kabiliyetine sahip mobil robotların yol planlaması üzerine olasılıksal parçacık filtre tabanlı algoritmalara dayanan bir çalışma yürütülmüştür. Çalışmada Eş Zamanlı Konum Belirleme ve Haritalama (SLAM) ile Doluluk Kafesi metotları kullanılarak mobil robotların bulunduğu sahanın 2 boyutlu haritası oluşturulmuştur. Bu methotlar kullanılarak çıkarılan harita içerisindeki mobil robotların belirlenen bir başlangıç noktasından hedef noktaya Adaptif Monte Carlo Lokalizasyon (AMCL) algoritması kullanarak ulaşması sağlanmıştır. Robotlar tarafından bilinen harita üzerinde hedef noktaya ulaşma aşamaları ve navigasyon parametreleri gerçek zamanlı olarak bir sunucu istasyon üzerinden kontrol edilmektedir. Bu işlemler oluşturulan bir kablosuz ağ üzerinden SSH (Secure Shell) protokolü ile gerçekleştirilmektedir. Harita üzerinde oluşturulan dinamik rota, robotlar tarafından takip edildiği esnada oluşabilecek hareketli engellerden robotların kaçınımı kinect kameradan alınan anlık görüntüler ile sağlanmaktadır. Gerçekleştirilen bu lokal yol planlaması için ise Dinamik Pencere Algoritmasından yararlanılmıştır. Tez çalışmasında, modern algoritma ve donanımları kullanarak haritalama, pozisyonlama ve konumlama gibi birçok fonksiyonu yerine getirebilen bir sistem tasarımı ve prototipi gerçekleştirilmiştir. Bu yönüyle çalışma, Endüstri 4.0 uygulamalarının arttığı günümüzde birçok sektörde ihtiyaç hissedilen farklı yapı ve özellikteki mobil robotların ARGE çalışmaları için faydalı olabilecek niteliktedir. Anahtar kelimeler: Otonom robot, Adaptif Monte Carlo Lokalizasyonu, yol planlama, engel algılama, robot işletim sistemi.
Beş eksenli bir robot kolu gerçeklemesi ve Labview ortamında görüntü işleme temelli konrolü
İnsan hayatını kolaylaştıran, işlerini daha az iş gücü kullanarak ve daha kısa sürelerde yapmasını sağlayan teknolojiler arasında robotik önemli bir yere sahiptir. Robot kollarının özellikle endüstride çok geniş bir kullanıma sahip olması nedeniyle robotik çalışmalarının önemli bir kısmı robot kolları üzerine yoğunlaşmıştır. Tasarlanan dört serbestlik derecesine sahip robot kolunun kontrolü gerçek zamanlı olarak bilgisayar ile gerçekleştirilmiştir. Robot kolu üzerine yerleştirilen kamera ile robot çalışma alanı izlenmektedir. Labview programında görüntü işleme ile analiz yapılmakta, daha önceden tanımlanan objeler tespit edildiği takdirde konumları belirlenmektedir. Konum verileri beş eksenli robot kolunun ters kinematik denklem ile servo motorların cisme ulaşması için gereken açıların hesaplanması amacıyla kullanılmıştır. Tüm bu hesaplama işlemleri Labview grafiksel programlama ortamında hazırlanan yazılım ile bilgisayarda gerçek zamanlı olarak gerçekleştirilmektedir. Ayrıca robot kolunun manuel olarak motor açıları ile kontrol edilmesi mümkündür. Robot kontrolü için hazırlanan yazılıma internet üzerinden erişilebilmektedir. Bilgisayara bağlı arabirim ile gerekli elektriksel kontrol işaretleri mikrodenetleyici tarafından üretilerek robot kolunun konumlandırılması sağlanmaktadır. Çalışmada kullanılan robot kolu üzerinde Robotis firmasına ait Dynamixel servo motorlar kullanılmıştır. Bu çalışmada, hareket alanı içerisine bırakılan nesnenin konumu otomatik bulunarak, taşıması yapılan bir robot kolunun tasarlanması ve gerçeklenmesi amaçlanmıştır. Bu birimler yüksek performansları ve düşük maliyetleri ile ön plana çıkmaktadır. Düşük maliyetli ve yeterli başarıma sahip bir yapı olarak ortaya çıkan bu çalışma ürünü endüstride, mühendislik alanında eğitim ve araştırma çalışmalarında uygulanma potansiyeli yüksektir.
Bilgisayar destekli metal yoğunluğu haritalandırma sistemi gerçekleme
Bu çalışmada darbe indüksiyon sisteminde çalışan bir metal dedektörü gerçeklenmiş, elde edilen metal yoğunluğu bilgileri bilgisayar ortamına aktarılarak çeşitli sinyal ve görüntü işleme teknikleri ile metal yoğunluğu haritalandırılması yapılması amaçlanmıştır. Metal yoğunluğu haritaları askeri alanda, arkeolojik araştırmalarda ve inşaat sektöründe yoğun olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde bu tür cihazlar çoğunlukla yüksek meblağlarla yurtdışından ithal edilmektedir. Özellikle askeri alanda yurtdışına bağımlılık oldukça riskli bir durumdur. Bu çalışmanın asıl amacı yurtdışına olan bağımlılığımızı ve maliyetlerimizi düşürmek yönündedir. Sistem genel olarak; darbe indüksiyon sisteminde çalışan bir metal dedektörü elektronik birimi, algılayıcı olarak çalışan bir araştırma bobini ve sinyal işleme amacıyla MATLAB ortamından oluşmaktadır. Araştırma bobini metal dedektörüne bağlıdır ve mobil bir düzenektir. Araştırma yapılacak bölge belli sıklık ve düzende örneklenerek elde edilen metal yoğunluğu bilgisi Bluetooth üzerinden MATLAB ortamına aktarılmıştır. Elektriksel gürültü, atık metal parçacıkları, toprak mineral etkisi gibi olumsuzluk oluşturabilecek etkenleri en aza indirgemek için çeşitli sinyal ve görüntü işleme teknikleri kullanılarak olabildiğince temiz ve doğru bir haritalama yapılmaya çalışılmıştır. Çalışma sonrası elde edilen ölçüm sonuçlarına göre çevre koşullarından oldukça az etkilenen, doğruluğu yüksek metal yoğunluğu haritaları elde edildiği gözlemlenmiştir. Anahtar kelimeler: Metal dedektörü, darbe indüksiyon, görüntü işleme, sinyal işleme, haritalama
Çevrim sayma metodu ile ağır ticari araç jantlarının dinamik yükler altındaki yorulma hasar analizi
Rainflow cycle counting method has a wide range of usage and is widely used for classification of data measured on products where fatigue tests and road performance data of vehicle components are collected. In this study, strain data of heavy commercial vehicles under biaxial loads were evaluated using the rainflow counting method. In order to make this evaluation, strain gauges were applied to the heavy commercial vehicle wheel and the strain values were measured during fatigue test with different loading conditions. Three different wheel biaxial fatigue test machine also verified according measured strain data.
Ateşli silahların test atışlarının otomatik sayımı ve veri tabanına kaydedilmesi
Ateşli silah testinin manuel yapılması ve insan kaynaklı veri tutulması istenmeyen geri dönüşlere neden olmaktadır. Test atışlarının yapılması, atış yapılan silahlara ait seri numaralarının ve test atış sayılarının kayıtları manuel yapılmaktadır. Bu sebeple kayıtlarda hatalar meydana gelebilmekte, anlık kontroller gerçekleştirilememekte, raporlama işlemleri çok uzun sürmektedir. Ayrıca tutulan kayıtların ve oluşturulan raporların güvenilirliği test edilememekte ve güvenirlik noktasında sayısal bir değer oluşturulamamaktadır. Bu da müşteri kuruluşlara kalite kontrol dokümanların sunulmasında ve üretim hatası nedeniyle ürün iadelerinin oluşmasında olumsuzluk yaşanmasına sebep olmaktadır. Bu sistemde günümüz teknolojileri kullanılarak test atışı yapılan silahın seri numarası ile atış sayısının tespitinin sensör vasıtasıyla yapılıp bilgisayar yazılımı ve PLC kodlamasıyla server üzerinde oluşturulan veri tabanına verilerin anlık olarak alınması ve raporlanmasını gerçekleştirilmiştir. Atış odasına kurulan test sistemi sayesinde dikkatsizlik veya insan kaynaklı hataların önüne %95 oranında geçilmiştir ve bu sayede ürün güvenilirliği, müşteri şikâyetleri vb. durumların önüne geçilmiştir. Verilerin anlık olarak izlenebilirliği ve kayıt altında tutulması, olası durumlar için bize ürün geri bildirimlerinde takip edilebilirliğini ve hata tespitini kolaylaştırmıştır.
Akıllı şehirlerde akıllı sokak aydınlatma kontrolü
Sokak aydınlatması hem kentsel hem de kırsal bölgelerdeki kamu altyapısının önemli bir parçasıdır. İnsanların geceleri net bir vizyona sahip olmasını sağlayarak topluma kolaylık kazandırmaktadır. Fakat sokak lambalarının gece boyunca açık olacağınden dolayı büyük bir enerji tüketimi gerektirir. Bu yüzden enerji tüketimini azaltmanın yollarını bulmak çok önemlidir. Akıllı sokak aydınlatma sistemi, enerji tüketimini azaltmak için nesnelerin internetinin sensörlerini kullanabilmektedir. Bu tez çalışmasında, birçok uygulamada tercih edilen Wi-Fi ve Bluetooth özellikli ESP32 çipi ile akıllı sokak aydınlatmasının nasıl kontrol edilebileceği gösterilmiştir. ESP32, lambalar arasında mesh network ile haberleşmeyi sağlamak ve darbe genişliği modülasyonu (PWM) sinyali üreterek ışık seviyesini ayarlamak üzere programlanmıştır. Sistem, Adafruit IO platformu ile MQTT protokolünü kullanarak Adafruit IO ile uyumlu bir web sunucusu ile iletişim kurmaktadır. Bu web sunucusu, sistemde kullanılan tüm parametre değerlerini MQTT protokolü aracılığıyla Adafruit IO platformunda yayınlamakta ve abone olan cihazlara göndermektedir. Bu sayede sistemdeki verileri gerçek zamanlı olarak izlemek ve kontrol etmek mümkün olmaktadır. Ayrıca, sistem sokak lambasının etrafındaki sıcaklık ve nem parametrelerini ölçen bir DHT11 sensörü ile çevresel durumu da izlemektedir. Sistem, güneş panelleri ile güneş enerjisinden yararlanarak pilleri şarj edebilmekte ve bu piller de sistemin çalışması için gerekli enerjiyi sağlamaktadır. Sistem, araçlar ve insanlar gibi nesnelerin geçişini PIR hareket sensörü ile algılayarak sokak lambalarını otomatik olarak açıp kapatabilmektedir. Bu sensör sayesinde sistem, nesnelerin hareketini takip edebilmektedir.
Polimer esaslı kaymalı yatakların tribolojik özelliklerinin farklı yük ve hızlarda deneysel incelenmesi
Bu tez çalışmasında, kendinden yağlama özelliği taşıyan polimer esaslı kaymalı yatak malzemelerinin belirlenmiş yük ve hızlarda tribolojik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, yaygın olarak kullanılan ve literatürde farklı çalışmalara konu olan saf PTFE, PTFE + % 25 Karbon, PTFE + % 35 Karbon, PTFE + % 15 Cam elyaflı, PTFE + % 25 Cam elyaf, PTFE + % 40 Bronz, PTFE + % 60 Bronz katkılı kaymalı yatak numuneleri tasarlanmış ve tedarik edilmiştir. Numunelerin test edileceği deney şartları literatür yapılan ilgili çalışmalar incelenerek, numunelerin daha önce test edilmediği şartlar belirlenmiştir. Deneyler sırasında takip edilecek sıcaklık, dikey kuvvet ve hız değerlerinin sürekli takip edileceği, bir kaymalı yatak düzeneği tasarlanarak, imalatı yapılmıştır. Belirlenen deney şartlarına göre numuneler; 5000 m kayma mesafesini 75 N, 50 N ve 25 N olmak üzere 3 farklı yük altında ve 0,3 m/s, 0,6 m/s ve 0,9 m/s olmak üzere 3 farklı hızda tamamlamışlardır. Belirlenen şartlarda numunelerin sürtünme katsayısı, ağırlık kaybı, yüzey pürüzlülüğü, aşınma miktarı ve aşınma oranları tespit edilmiş, PTFE'ye eklenen katkıların mekanik özelliklere olan etkileri değerlendirilmiş ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzeylerde oluşan değişimler analiz edilmiştir.
İyonik polimer metal kompozit esaslı biyomimetik aktüatör modellenmesi ve tasarımı
Akıllı malzemeler kategorisine giren iyonik polimer-metal kompozitler (İPMK), dışarıdan uygulanan bir elektrik alanı sonucu, içerisinde bulunan iyonların hareketine bağlı olarak şekil değiştirirler. İPMK'ların yapıları, iyonik polimer ve bu polimerin iki yüzeyine bir kaç mikrondan fazla olmayan kalınlıklarda kaplanan metal elektrotlardan oluşmaktadır. İyonik polimerler yumuşak bir yapıya sahip olmaları, düşük voltaj altında çalışmaları ve büyük deformasyon göstermelerinden dolayı yapay kas ve benzeri biyomimetik uygulamalarda sensör ve aktüatör olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, biyomimetik uygulamalarda kullanılmak üzere farklı elektrot kalınlıklarında Nafyon bazlı İPMK eyleyiciler üretilmiştir. İlk olarak üretilen İPMK eyleyicilerin performansları doğru akım uygulanıp maksimum uç noktasının hareketi incelenerek karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada ise eyleyicilerin performanslarını arttırmak amacıyla darbe genişliği modülasyonu (PWM) metodu kullanılması önerilmiştir. Bu aşamada PWM metodunun etkinliğini göstermek amacıyla farklı genlik ve doluluk oranlarına sahip elektriksel sinyallerin etkisi altında eyleyicilerin performansları gözlemlenmiştir ve bu sonuçlara dayanarak üretilen eyleyiciler için bir matematik model önerilmiştir. Son olarak elde edilen İPMK yapı ile fil hortumu eyleyici, Sinerjist ve Agonist-Antagonist kas hareket prensibi ile çalışan eyleyici ve balık yüzgeci eyleyici olmak üzere üç farklı tipte biyomimetik eyleyici üretilerek, test edilerek bu yapıların biyomimetik robotik uygulamalarında kullanılabilirliği gösterilmiştir. Çalışma, 111M643 numarası ile Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu tarafından desteklenmiştir.
Derin öğrenme yöntemleri kullanarak EEG işaretlerinden uyku apne sendromu tespiti ve sınıflandırılması
Bu çalışmada makine öğrenmesi yöntemleri kullanarak Elektroensefalografi (EEG) işaretlerinden uyku apne sendromunun tespit ve sınıflandırılmasına odaklanılmaktadır. Polisomnografi (PSG) kayıtlarından alınan EEG işaretlerine tüm deneylerde kullanılmak üzere örnekleme, filtreleme, pencereleme, normalizasyon ve frekans altbandlarına ayırma uygulanmıştır. Elde edilen EEG işaretlerinin altbandlarına temel istatistiksel parametreler uygulanarak öznitelik çıkarma işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu öznitelikler çok katmanlı algılayıcı sinir ağı (MLPNN) modeline giriş olarak uygulanarak uyku apne sendromu sınıflandırması yapılmıştır. Normalizasyonun ve frekans altbandlarına ayrıştırmanın etkisini değerlendirmek için ham EEG işaretleri ve normalizeli işaretler aynı MLPNN modeli ile tekrar sınıflandırılmıştır. Normalizasyonun sınıflandırma başarısında ciddi bir artış sağlamadığından normalizeli işaretler, frekans altbandlarına ayrılarak öznitelik çıkarma işlemi tekrarlanmış ve aynı MLPNN modeli ile sınıflandırılmıştır. Normalize edilerek frekans altbandlarına ayrıştırma sınıflandırma başarısını önemli derecede artırmıştır. Diğer bir çalışmada EEG işaretlerinin spektrogramlarının entropisi MLPNN modeline giriş olarak uygulanmıştır. Her sınıfta başarı artışı gözlemlenmiş fakat şiddetli apne sınıfının başarı oranının en yüksek olduğu görülmüştür. Başka bir deneyde MLPNN dışında literatürde sıklıkla kullanılan derin öğrenme modellerinden evrişimsel sinir ağı (CNN) modeli kullanılmıştır. İki ayrı deneysel çalışma olarak EEG işaretlerinin görüntüleri ve spektrogramları bu modele giriş olarak uygulanmış ve uyku apne sendromu sınıflandırması yapılmıştır. Önişlem ve öznitelik çıkarımı gerektirmeyen bu sınıflandırma modelinde spektrogramlarla yapılan deney sonucunda başarı oranı daha yüksek bulunmuştur. Çalışmanın son deneyi olarak YOLOv5 ve YOLOv8 modelleri ile de uyku apne sendromu sınıflandırması yapılmıştır. Bu sınıflandırmalar için pencerelenen EEG işaretlerinin spektrogramları kullanılmıştır. İşlem hızının yüksek olması, katman ve parametre sayısının az olması ve yüksek sınıflandırma başarısı vermesi nedeniyle YOLOv8 modelinin performansı, YOLOv5 modeline göre daha yüksek çıkmıştır.
Üç eksenli CNC plazma kesim tezgahı tasarımı ve imalatı
Günümüz teknolojisinde imalatta düşük maliyet, hızlı üretim ve hassasiyet gibi faktörler göz önüne alınarak rekabet artmıştır. Bu teknolojiye ayak uydurmak için insan gücü ve üniversal tezgâhlardan uzaklaşılarak yerine bilgisayar kontrollü sistemler zorunlu hale gelmiştir. Bir CNC router yaparken işlenecek malzemenin boyutu ve cinsi, istenilen hassasiyette işleme ile boşta ilerleme hızının kontrol ünitesi tipi dikkate alınmalıdır. Buna göre CNC routerın üzerinde yer alan ürün çeşitleri ve özellikleri belirlenmelidir. CNC plazmada kesici torc, malzemeye temas etmeden kesim işlemi yapmaktadır. Bu yüzden kuvvete maruz kalmadan yapılan kesimde, boşta ilerleme hızı göz önüne alınarak malzeme seçimi yapılmalıdır. Çalışmanın amacı, düşük maliyetli yerli üretilmiş kontrol kartları ve plazma kesim güç kaynağı kullanılarak prototip üç eksenli CNC plazma tezgâhının tasarımı ve imalatını gerçekleştirmektir. İmalatı yapılan CNC Plazma tezgâhlarının en hassas kaliteye sahip bir model çıkarılarak imalat sürecinde karşılaşılan sorunlara çözüm önerileri getirilerek son teknoloji ile hataların minimize edilmesi sağlanmıştır. Bu çalışmada seçilen mekanik ve elektronik malzemeler tanıtılarak üretim aşaması adım adım gerçekleşmiştir. Sonuç olarak üç eksenli CNC plazma kesim tezgâhı tasarımı ve imalatı yapılarak metal malzeme kesim işlemi yapılmıştır. CNC plazma tezgâhında farklı kalınlıktaki malzemeler kesilerek, tezgâhın hız ve amper parametreleri oluşturulmuştur. Anahtar Kelimeler: CNC, CNC Router, CNC Plazma, Bilgisayar Destekli Tasarım ve İmalat, CNC Plazma İmalatı
Düşmanca kentsel ortamlarda taktik görevler için uçbirim zekâlı merkeziyetsiz iha sürüleri
This thesis proposes a comprehensive framework for autonomous UAV swarms empowered by decentralized edge intelligence to operate effectively in adversarial urban environments. The study addresses key challenges such as GPS-denied navigation, dynamic obstacle avoidance, and cyber threats. The system adopts a decentralized edge-computing architecture that emulates onboard intelligence for each UAV. Various edge-level algorithms were implemented to enhance autonomy and coordination, including A* for path planning, ORCA for collision avoidance, Boids-based flocking for formation control, Kalman filtering for sensor data fusion, and Reinforcement Learning for adaptive decision-making. High-fidelity simulations confirmed a 95.2% mission success rate, a 3% collision probability, and latency below 25 ms, demonstrating robust and reliable performance in complex virtual urban scenarios. Keywords: Edge intelligence, decentralized control, UAV swarms, anti-jamming, urban navigation SLAM, convolutional neural networks, hybrid path planning, federated learning, cyber security
Bir tripteron robotun yapay sinir ağları ile kontrolü
Developing technologies of today is aimed to be designed in new ways of control algorithms such as artificial neural networks. In this study, a tripteron robot was designed and manufactured to be controlled by an artificial neural network algorithm. When the study considered in two main different sections, the first part of it would be the CAD design part in SolidWorks. After all the researches about the robot, the last design was built which was easy to assemble, cheap enough to be manufactured and sufficient to be used to test the developed algorithms. The second section of the study includes all the software of the robot. Two main programs being used were Matlab and Arduino IDE. The Matlab was firstly responsible to apply the determined neural network algorithm to convert the end effector position data to the linear guide position data. The determined artificial neural network algorithm was simple adaptive linear combiner. Secondly, the Matlab was responsible to calculate the required simultaneous stepper motor driving data by the other developed algorithms. Arduino microcontroller was used to drive the stepper motors according to the data which calculated on Matlab and stored in a micro SD card. While the Arduino can drive digital signals through only serial ports, the stepper motors were successfully driven simultaneously to achieve the most realistic robotic motion.
PLC kontrollü pres makinasının güvenlik önlemleri ile gerçekleştirilmesi
Technology is one of the indispensables of today's life. The metal forming process is a process that shapes sheet metals. The metal forming process is used especially in industrial field. The press machines have a wide range of working areas such as production lines, automotive industry, packaging industry, construction industry, and household appliances. Press machines are indispensables of metal forming industry. Press machines are one of the most dangerous machine types in industry. For that reason, safety precautions must be applied and tested carefully while manufacturing a press machine. In this study, press machines and their types are introduced. Mechanical press, which is the one common type of presses, is manufactured and implemented with safety precautions. The safety design on press will be implemented. The risk analyze of safety precautions will be made. The standards about safety precautions will be examined.
Görüntü işleme teknikleri ile cam ürünlerde hata tespiti
Kalite kontrol süreçlerinde ürün çıktısındaki hataları tespit etmede ekonomik, ergonomik ve işlem gücü yeteneklerinden dolayı gömülü sistemlere dayalı özgün tasarımlar ve yazılım geliştirme uygulamaları her geçen gün yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, kalite kontrol işlemini gözle manuel olarak gerçekleştiren bir cam fabrikasından alınan ürünlerin yüzeylerinde oluşan hataları tespit etmek için gömülü sisteme dayalı otomatik kontrol sistemi gerçekleştirilmiştir. Bu sistemin gerçekleştirilmesi için conveyor band, microdrive ve kameralı gömülü sistemden oluşan bir prototype tasarlanmıştır. Gömülü sistem açık kaynak kodlu, morfolojik görüntü işleme teknikleriyle çalışan, gaussian metodu ile sınır tespiti yapan bir yazılıma sahiptir. Sistemin başarı oranı SVM, Quadratics Discriminant ve Medium Tree sınıflayıcılarıyla sınıflandırılarak bulunmuştur. Deneysel veriler arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılan modellerde başarı oranı %93.2 olmuştur. Sistemin uygulaması bir cam fabrikasında test edilmiş, test işlemi sonucunda sistem cam ürünlerdeki hata tespitini yüksek başarı oranıyla gerçekleştirmiştir.
El hareketleriyle aspiratör kontrolü
Günümüzde el hareketleri ile uzaktan kontrol, birçok sistemde cihazlarla etkileşimde bulunmak ve kontrol etmek amacıyla farklı şekillerde kullanılmaktadır. Günlük hayatta kullandığımız elektrikli araç ve gereçlerin el hareketleri ile temassız olarak kontrol edilmesi kişisel kullanım ve kamu kullanımı için hijyenik, hızlı ve güvenli bir etkileşim sağlamaktadır. El hareketlerinin tespit edilip algılanmasında kullanılan yöntemler verimlilik, ekonomiklik, güvenlik ve sağladığı kolaylıklar gibi özellikler ile birbirinden ayrılmaktadır. Özellikle mutfakta kullanılan cihazların çoğu ucuz maliyetli olduğu için, el hareketlerinin tespit edilmesi için geliştirilecek sistemin de ekonomik olması gerekir. Zira el hareketlerinin tanınmasında daha çok pahalı bilgisayar ve kamera içeren sistemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, elektrikli mutfak aletlerinden olan aspiratörlerin temas etmeden kontrol edilebilmeleri amacıyla, düşük maliyetli bir sistem geliştirilmiştir. Sistem aspiratörün aç/kapa kontrolünü, motor hız kontrolünü ve aydınlatma kontrolünü el hareketleri ile yapmaktadır. Motor hız kontrolü ve aç/kapa fonksiyonları, elin sağa ve sola hareketleri ile yapılırken ışık açma ve kapama elin yukarı aşağı hareketiyle sağlanmıştır. Elektronik devrenin tasarımında kullanılacak elemanlar ve bileşenlerin seçiminde ekonomik olmasına özen gösterilmiştir. Sistemde el hareketlerini tanıma algoritması (faz bazlı hareket algılama algoritması), Arduino Nano üzerinde çalışan yazılım yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Sistemde el hareketlerinin algılanması amacıyla, bir adet IR ışık algılayıcı ve üç adet IR Led ışık kaynağı kullanılmıştır. İlk olarak el hareketlerini tanıma sistemi devre tahtası üzerinde tasarlanmış ve sonrasında baskı devreye aktarılmıştır. Sistemin testleri aspiratör kullanılarak yapılmış ve soldan sağa harekette %95, sağdan sola harekette %96, aşağıdan yukarıya harekette ise %98 doğru tanıma görülmüştür. Tasarlanan el tanıma sisteminin aspiratör üreticilerine pazarlaması planlanmaktadır.
Akıllı aydınlatma için IoT tabanlı prototip geliştirilmesi ve bilgisayar destekli kontrolü
Aydınlatma, nesnelerin gözle görülebilir hale gelene kadar ışığın yansıtılmasıdır. Akıllı aydınlatma ise birbirleri ile haberleşebilen cihazların uzaktan kontrol edilebilmesi ve yönetilmesidir. Geleneksel sokak aydınlatmalarında karşılaşılan problemler arasında, zamanından önce yanma, hareket yoğunluğunun fazla olduğu saatlerde yetersiz aydınlatma veya arızalanan sokak aydınlatma armatürünün kısa sürede fark edilip değiştirilmemesi yer almaktadır. Yeterli aydınlatmanın olmadığı alanlar insanlar ve canlılar acısından güvenlik olarak tehdit oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında geleneksel aydınlatma armatürlerinin yerine LED aydınlatma armatürü üzerinden aydınlatmanın akıllı hale getirilmesi amaçlanmıştır. Hareket yoğunluğunu algılayan sensörler ile aydınlatma sistemi yoğun zaman dilimlerinde tam güçte çalışacak, hareketin azalması ile birlikte sokak lambası belli saat dilimlerinde loşlaştırılarak enerji verimliği elde edilecektir. Havanın karamasıyla birlikte ışık sensörü kullanılarak otomatik olarak aydınlatma sağlanacaktır. LED aydınlatma üzerinde yer alan sensörler kablosuz haberleşme ağ teknolojisi olan LoRa ile verileri bulut tabanlı ThingSpeak web ara yüzüne iletmektedir. Aydınlatma, web tabanlı bilgisayar destekli ara yüz üzerinden uzaktan kontrol sağlanmakta, arızalanan sokak aydınlatması ThingSpeak platformu üzerinden kolayca takip edilebilmektedir. Görselleştirilen ara yüz üzerinde LED aydınlatmanın harcadığı elektrik gücü, şebekeden çektiği akım bilgisi, aydınlatma panelinin sıcaklık değeri, ortamın ışık değeri, yer aldığı bölge bilgisi, hareket algılama, aydınlatma lambalarını uzaktan açma-kapama gibi işlemler bilgisayar üzerinden yapılabilmekte ve dünyanın her yerinden ulaşılabilmektedir.
Çevresel seslerin evrişimsel sinir ağları ile sınıflandırılması
Çevresel faaliyetler canlı veya cansız varlıklar tarafından oluşmaktadır. Bu faaliyetlerin sonuçlarını temsil edebilecek ve aynı zamanda ortam hakkında bilgi verebilecek ses verisi önem kazanmaktadır. Kentlerde meydana gelen gürültü kirliliği, trafik problemleri, güvenlik sistemleri, akıllı takip sistemleri, sağlık hizmetleri, yerel hizmetler gibi faaliyetlerin işleyişini ve temel bilgilerini elde etmek için ses verisinden faydalanılmaktadır. Bu anlamda Çevresel Seslerin Sınıflandırılması (ÇSS) kritik önem kazanmaktadır. Artan veri miktarı ve çözümlemedeki zaman kısıtlamalarından dolayı anlık otomatik olarak seslerin tanımlanmasını sağlayan yeni ve güçlü yapay zekâ yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu alanda son yıllarda Derin Öğrenme (DÖ) mimarilerinin birçok farklı alanda elde etmiş olduğu yüksek performanstan dolayı ÇSS işlemi DÖ mimarileri ile yapılması amaçlanmıştır. Yapılan bu tez kapsamında üç farklı ÇSS veri setinin sınıflandırılması için Derin Öğrenmenin temel mimarisi olan Evrişimsel Sinir Ağları (ESA) modelleri tasarlanmıştır. Her bir veri seti için özgün olarak tasarlanan birden fazla ESA modelleri içerisinden en yüksek doğruluk oranına sahip ESA modelleri elde edilmiştir. Bu veri setleri sırasıyla ESC10, ESC50 ve UrbanSound8K veri setleridir. Bu veri setlerindeki ses kayıtları 32x32x3 ve 224x224x3 boyutuna sahip görüntü formatına çevrilmiştir. Böylelikle toplamda altı farklı görüntü formatında veri seti elde edilmiştir. Bu veri setlerinin sınıflandırılması için geliştirilen özgün ESA modelleri sırasıyla, ESC10_ESA32, ESC10_ESA224, ESC50_ESA32, ESC50_ESA224, URBANSOUND8K_ESA32 ve URBANSOUND8K_ESA224 olarak isimlendirilmiştir. Bu modeller veri setleri üzerinde 10-Kat Çapraz Doğrulama (10-Fold Cross Validation) yapılarak eğitilmiştir. Elde edilen sonuçlarda, ESC10_ESA32, ESC10_ESA224, ESC50_ESA32, ESC50_ESA224, URBANSOUND8K_ESA32 ve URBANSOUND8K_ESA224 modellerinin ortalama doğruluk oranları sırasıyla %80.75, %82.25, %54.55, %72.15, %88.60 ve %84.33 olarak elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar aynı veri setleri üzerinde literatürde yapılan diğer temel çalışmalarla karşılaştırıldığında önerilen modellerin ESC10 ve UrbanSound8K veri setinde daha iyi sonuçlar elde ettiği görülmüştür. ESC50 veri setinde ise bir çalışma haricinde diğer çalışmalardan daha iyi olduğu anlaşılmıştır.
Motor performans testlerinde kullanılan hidrolik dinamometre tasarımı ve imalatı
Geçmişten bugüne, günümüz dünyasından gelecek nesillere kadar sürekli deveran eden bilgi aktarımı insan ömrünün yetemeyeceği devasa endüstriyel işlemler, ulaşımlar, teknolojik gelişmelerin daha kısa sürelerde yapılmasına sebep olmuştur. Bu gelişmelerde motor gücü en büyük rolü oynamaktadır. Motor; endüstriyel üretim fabrikalarından, inşaat, ev, bahçe, ofis ve benzeri iş ve yaşam alanlarında hemen hemen her yerde direk ya da dolaylı olarak kullanılmaktadır. Kullanım alanlarının geniş olması; kullanılacak motorun hacimsel ve performans olarak güç gereksiniminin belirlenmesini üretim ve yenilenmesi aşamasında zorunlu kılmaktadır. Motor testleri ile elde edilen deneysel parametreler daha modern daha ekonomik daha uzun ömürlü motorların üretilmesine katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada motor gücü ölçümünde hidrolik dinamometre tasarlanmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda 6.5 beygirlik bir motorun gücünü sönümleyebilen sulu frenli ekonomik bir hidrolik dinamometre tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Bu dinamometrenin deneysel verileriyle en fazla kaç beygirlik motor gücünü sönümleyebileceği bilgisine ulaşılması amaçlanmaktadır. İmalatı yapılan hidrolik dinamometre ile tork, güç, özgül yakıt tüketimi, sıcaklık ve devir verilerine, bilgisayar ortamında Ardiuno Uno mikro denetleyici kartı kullanılarak aynı anda ulaşmamızı sağlayacak bir deney düzeneği oluşturulmuştur. Bu deney düzeneğinde kullanılan sulu frenli hidrolik dinamometre, motorların üretim ve revize işlemlerinde, eğitim amaçlı laboratuvarlarda ve motor performans değerlerinin belirlenmesi için kullanımı amaçlanmıştır.
Adaptif ağ yapısına dayalı bulanık çıkarım sisteminin (ANFIS) topraksız tarım seralarına uygulanması
Topraksız tarım değişen dünya koşullarında ekonomiye, istihdama, verimlilik süresine ve bunlar gibi birçok alana olan katkısıyla gün geçtikçe önem arz etmektedir. Bu çalışmada topraksız tarım seralarında kullanılan iklimlendirme ve stok besin tankının kontrolü Adaptif Ağ Tabanlı Bulanık Çıkarım Sistemi (ANFIS) ile yapılmıştır. Belirlenen üyelik fonksiyonları ve veri setleri ile ANFIS modeli MATLAB'de oluşturulmuştur. Oluşturulan model her bir üyelik fonksiyonu için trimf, trampmf, gbellmf, gauss2mf, pimf, dsigmf, psigmf fonksiyonları ile test edilip en iyi sonucu veren hiperparametreler belirlenmiştir. Ayrıca, tensorflow'da oluşturulan ANFIS yapısının modeli de uygulanmıştır. Çok Değişkenli Regresyon (MVR), K en yakın komşu (KNN), Destek Vektör Regresyonu (SVR), Çok Katmanlı Algılayıcı (MLP), Rastsal Orman (RF) ve XGBOOST algoritmaları ile veriseti üzerinde eğitimler gerçekleştirilmiştir. Ortalama mutlak hata ve R2 değerlerine göre en uygun makine öğrenmesi yöntemi belirlenmiştir. Raspberry Pi kartı ve çeşitli sensörler kullanılarak topraksız tarım prototipi geliştirilmiştir ve bu prototipte en iyi model test edilmiştir.
Sürekli mıknatıslı senkron motorda demagnetizasyon arızasının evrişimsel sinir ağı ile tespiti
Gelişen teknoloji ile birlikte elektrik motorları endüstride en yaygın kullanılan tahrik elemanı olarak karşımıza çıkmaktadır. Motorların yaygın kullanılması bu elemanlarda meydana gelen arıza sayısında/çeşitlerinde artışa neden olmaktadır. Motorda meydana gelen bu arızalar bakım maliyetlerini yükseltmekte ve üretim kapasitesini düşürmektedir. İlk başlarda arızalar periyodik bakımlarla en aza indirgenmeye çalışmış fakat meydana gelen arızalar sonucunda üretimde meydana gelen aksamaların engellenmesinde yeterli olamamıştır. Son zamanlarda elektrik motorlarında durum izleme yöntemleri periyodik bakımların yerini almıştır. Motor arıza tespitinde, durum izleme yöntemlerinde; makine öğrenmesinin bir alt dalı olan derin öğrenme yöntemi sıklıkla kullanılmaktadır. Derin öğrenmenin en yaygın kullanılan mimarisi Evrişimsel Sinir Ağı (ESA) motor arıza tespitinde ön plana çıkan bir konu haline gelmiştir. Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorlar (SMSM); yüksek verim, yüksek güç-ağırlık oranı, gibi avantajlarından dolayı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Yapılan tez çalışmasında SMSM'de meydana gelen manyetiksel arıza türü olan demagnetizasyon arızasının tespiti için yeni bir yaklaşım sunulmuştur. Arıza tespiti için sunulan yaklaşım özgün tasarlanmış ESA mimarisidir. Bu yaklaşım ile motor arıza tespitinde oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bu çalışmada durağan koşullarda çalıştırılan sağlam ve arızalı motorlardan alınan akım verileri kullanılarak demagnetizasyon arızası tespit edilmiştir. Yapılan bu tez çalışması sonucunda önerilen yaklaşımın SMSM'de meydana gelen demagnetizasyon arızasını tespit etmede % 99.92 oranında bir başarı sağlamıştır. Anahtar Kelimeler: SMSM, Demagnetizasyon Arızası, Derin Öğrenme, ESA
VGG16 temelli mimari ile görüntülerde gürültü tahmini
Gürültü, görüntü elde etme esnasında görüntüye eklenen istenmeyen sinyallerdir. Görüntü işleme çalışmalarının en temel sorunlarından biri gürültüdür. Bir görüntüden gürültünün arındırılması için kullanılan filtre yöntemlerinin başarılı olabilmesi için gürültü türünün doğru şekilde analiz edilmiş olması gerekmektedir. Literatürde yaygın olan gürültü türleri gauss, benek ve tuz-biber gürültü türleridir. Orijinal görüntülere Matlab programa dili vasıtasıyla eklenen bu üç gürültü türünün ve gürültüsüz görüntülerin en doğru ve pratik bir şekilde sınıflandırılması amaçlanmıştır. Görüntü üzerine yapılan çalışmalarda Evrişimsel Sinir Ağları (ESA) sıklıkla kullanılmaktadır. Çalışmada ESA ile oluşturulan 5 farklı model için önce eğitim sonra test işlemleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmadaki ESA mimarileri; VGG16 ağı, transfer öğrenme ve Kök Ortalama Kare Yayılımı (RMSProp), Stokastik Gradyan İniş (SGD), Uyarlanabilir Gradyan(Adagrad), Adadelta ile Adaptif Moment(Adam) optimizasyon algoritmaları kullanılarak oluşturulmuştur. Görüntülerdeki gürültü türünün ve gürültüsüz görüntülerin doğru ve pratik şekilde tahmin edilmesi hedeflenmiştir. Görüntülerdeki gürültü tahmininde başarılı olunması halinde gürültülü görüntülerin, gürültülerinden arındırılması için daha doğru filtrelerin kullanılmasına olanak sağlanmış olacaktır. RMSProp optimizasyon algoritması kullanılarak oluşturulan model toplamda 12 hatalı gürültü türü tespiti yapmıştır. RMSProp optimizasyon algoritması kullanılarak oluşturulan model %98.75 doğruluk oranı ile en iyi doğruluk oranına sahiptir. Diğer optimizasyon algoritmalarının ise doğruluk oranları sırasıyla Adam optimizasyon algoritması için %98.44, Adagrad optimizasyon algoritması için %97.29, Adadelta optimizasyon algoritması için %89.38 ve SGD optimizasyon algoritması için %57.71'dir. Bu çalışma ile gürültü türünün ESA mimarileri ile daha doğru ve pratik bir şekilde belirlenebilmesi için hangi optimizasyon algoritmasının tercih edilebileceğine ışık tutulmaya çalışılmıştır. ESA'nın görüntü işleme çalışmalarındaki başarısı göz önüne alındığında ileride görüntü ile yapılan çalışmaların daha doğru ve güvenilir filtreler ile yapılabileceği düşünülmektedir.
Web nesneleri temelli ağ mimarisi tasarımı ve uygulaması
Bilişim teknolojileri ve endüstriyel faaliyetlerin birlikte kullanılması ile Endüstri 4.0 olarak adlandırılan yeni bir devrim ortaya çıkmıştır. Endüstri 4.0 sayesinde; bağımsız çalışabilme, büyük verilerle işlemler, yüksek bilişim teknolojileri, simülasyon, daha az maliyet, daha kısıtlı alan, minimum enerji tüketimi, yüksek hızlı üretim, güvenlik, hataları minimalize etme, otonom robotların kullanılması, takip ve analiz yapılabilme, anlık hata bildirimi ve nesneler arası iletişim sağlanacaktır. Bu çalışmada geliştirilen mimari, Endüstri 4.0 yeniliklerinin ve teknolojilerinin tarım alanındaki uygulamasına yöneliktir. Bu çalışma kapsamında kablosuz aktuatör ve sensörlerin dinamik olarak birbirleri ve sunucu ile kolay bir şekilde entegre olup, bilgi paylaşımları yapılabilmesine olanak sağlayan, oluşabilecek büyük verilerin depolanmasına ve işletilebilmesine imkan verebilen bir web nesneleri mimarisi tasarlanmıştır. Bu mimariyi kullanarak tarımsal alanda sulama yapabilen bir prototip geliştirilmiştir. Prototip son kullanıcı için cihaz/işletim sistemi bağımsızlığına sahip, kullanıcı dostu ve ekonomik bir arayüz sunmaktadır. Arayüz, tarımsal sulamaya yönelik olarak emek, zaman ve enerji masrafı, yağış belirsizliği, genel alanın izlenme zorunluluğu, su israfı, bilinçsiz sulama problemlerine çözüm sağlayabilecek ve sulama verimliliğini artırabilecek mühendislik hizmetleri sunmaktadır. Tez kapsamında kablosuz sensörler, kablosuz aktuatörler, nesnelerin interneti ve bulut bilişim konseptine sahip bir sistemin dizaynı, yazılımları ve test sonuçları hakkında bilgi verilmiş, sistemin çalışması beş aylık deneme sürecinde test edilmiştir. Yapılan araştırma sonucunda web nesneleri mimarisinin genel hatları ile uygulanabilirliği görülmüş, yerli imkanlarla geliştirilmiş donanım, yazılım, sunucu ve veritabanı ile bağımsız bir sistem oluşturulmuştur. Oluşturulan sistem sulama sisteminde test edilmiş, etkinliği ve sağladığı faydalar gösterilmiştir
Robotik-laparoskopik cerrahi ve girişimsel radyoloji alanlarında kullanılabilecek multi fonksiyonel robotik kol başlıklarının tasarımı ve uygulaması
"ROBOTİK-LAPAROSKOPİK CERRAHİ VE GİRİŞİMSEL RADYOLOJİ ALANLARINDA KULLANILABİLECEK MULTİ FONKSİYONEL ROBOTİK KOL BAŞLIKLARININ TASARIMI VE UYGULAMASI" başlıklı tez çalışmasında ticari ismi ile Nitinol olarak bilinen Nikel-Titanyum Alaşımı malzemeler ile kontrol edilen ve tıbbı girişim alanlarında kullanılabilecek tutucular ve bu tutucuların yer alacağı bir robotik kol tasarlanmak istenmiştir. Literatürde bu malzemelerin kullanıldığı daha çok eyleyici uygulamalarına ve bunların çeşitli kontrol mekanizmalarına rastlanmıştır. Yine literatürde tıbbı ve endüstriyel alanda kullanılmak üzere geliştirilen bir çok tutucu mekanizmaları incelenmiştir. Bu tez çalışmasında nitinol tabalı mekanizmalar ile kontrol edilen mikro hareketler yapabilen, kavrama, tutma, kaldırma, bırakma işlevlerini yerine getiren sekiz adet tutucu geliştirlmiştir. Ayrıca yanal ve dikey yatma kabiliyetli ve bu tutucuların monte edilebileceği bir robot kol tasarlanmıştır. Tutucular tutma mekanizmalarına ve kullanılan malzemelerin özelliğine göre çeşitlendirilmiştir. Ucuna takıldıkları kol ile uzaktan kablosuz kontrol edilmişlerdir. Hem tutucu kolun hem de tutucu uçlarının hareket miktarı, açılma-kapanma süreleri, hızları benzer şekilde tutucu kolun açısal pozisyon ve hız ile ilgili değişkenleri literatürde rastlanan sensörlü sistemlerden farklı olarak Matlab tabanlı bir Görüntü İşleme uygulaması ile elde edilmiştir. Bütün tasarımlar çeşitli besleme gerilimleri, Darbe Genişlik Modülasyonu Görev Döngü Oranları ve Frekans Sinyali gibi farklı çalışma şartlarında test edilmiştir. Elde edilen performans verileri değerlendirilerek, üretilen her bir tutucu sistemi eksiklikleri, sınırları ve avantajları açısından değerlendirilmiştir. Buradan elde edilen çıkarımlar sonucunda ileri dönem çalışmalarda izlenecek yol tespit edilmiştir. Temmuz 2020 Özgür Yurtsever
Otomotivde güvenli video iletimi
Video monitoring became essential for the ongoing development of car systems, delivering instantaneous visual feedback for driver assistance, object detection, and safety features. As these video streams were used more extensively, the danger of security breaches with the potential to compromise the integrity and authenticity of visual data also increased. To offset such risks, digital watermarking emerged as a tool, with the capability of embedding hidden authentication data in video streams without affecting perceptual quality. This work evaluated the performance of four watermarking schemes—Base Effec- tive Algorithm, Sequenced Watermarking, Multi-Subband Watermarking, and HMAC- Enhanced Watermarking—under varying attack scenarios, including additive Gaussian noise, compression, cropping, and image swapping. Using objective quality metrics such as Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR) and Normalized Cross-Correlation (NCC), we quantified visual quality versus watermark robustness trade-offs. Experiments were conducted under both light and heavy Gaussian noise scenarios to simulate real-world tampering. It was concluded that under low attack levels, visual quality was best preserved by the Base Algorithm, whereas Multi-Subband Watermarking performed better under more aggressive manipulation conditions. Sequenced Watermarking proved promising indetectingframe-levelforgeries, andHMAC-basedembeddingprovidedcryptographic security. These findings provided a strategic basis for selecting watermarking methods based on security requirements for video surveillance in automotive systems.
Seri elastik eyleyicili etkileşim kontrolcülerinin pasifliği
Regulating the mechanical interaction between robot and environment is a fundamentally important problem in robotics. Many applications such as manipulation and assembly tasks necessitate interaction control. Applications in which the robots are expected to collaborate and share the workspace with humans also require interaction control. Therefore, interaction controllers are quintessential to physical human-robot interaction (pHRI) applications. Passivity paradigm provides powerful design tools to ensure the safety of interaction. It relies on the idea that passive systems do not generate energy that can potentially destabilize the system. Thus, coupled stability is guaranteed if the controller and the environment are passive. Fortunately, passive environments constitute an extensive and useful set, including all combinations of linear or nonlinear masses, springs, and dampers. Moreover, a human operator may also be treated as a passive network element. Passivity paradigm is appealing for pHRI applications as it ensures stability robustness and provides ease-of-control design. However, passivity is a conservative framework which imposes stringent limits on control gains that deteriorate the performance. Therefore, it is of paramount importance to obtain the most relaxed passivity bounds for the control design problem. Series Elastic Actuation (SEA) has become prevalent in pHRI applications as it provides considerable advantages over traditional sti actuators in terms of stability robustness and delity of force control, thanks to deliberately introduced compliance between the actuator and the load. Several impedance control architectures have been proposed for SEA. Among the alternatives, the cascaded controller with an inner-most velocity loop, an intermediate torque loop and an outer-most impedance loop is particularly favoured for its simplicity, robustness, and performance. In this thesis, we derive the necessary and su cient conditions to ensure the passivity of the cascade-controller architecture for rendering two classical linear impedance models of null impedance and pure spring. Based on the newly established passivity conditions, we provide non-conservative design guidelines to haptically display free-space and virtual spring while ensuring coupled stability, thus the safety of interaction. We demonstrate the validity of these conditions through simulation studies as well as physical experiments. We demonstrate the importance of including physical damping in the actuator model during derivation of passivity conditions, when integral controllers are utilized. We note the unintuitive adversary e ect of actuator damping on system passivity. More precisely, we establish that the damping term imposes an extra bound on controller gains to preserve passivity. We further study an extension to the cascaded SEA control architecture and discover that series elastic damping actuation (SEDA) can passively render impedances that are out of the range of SEA. In particular, we demonstrate that SEDA can passively render Voigt model and impedances higher than the physical spring-damper pair in SEDA. The mathematical analyses of SEDA are veri ed through simulations.
Bayes Politika Arama için Markov Zinciri Monte Carlo Algoritması
The fundamental intention in Reinforcement Learning (RL) is to seek for optimal parameters of a given parameterized policy. Policy search algorithms have paved the way for making the RL suitable for applying to complex dynamical systems, such as the robotics domain, where the environment comprised of high-dimensional state and action spaces. Although many policy search techniques are based on the widespread policy gradient methods, thanks to their appropriateness to such complex environments, their performance might be affected by slow convergence or local optima complications. The reason for this is due to the urge for computation of the gradient components of the parameterized policy. In this study, we avail a Bayesian approach for policy search problem pertinent to the RL framework, The problem of interest is to control a discrete-time Markov decision process (MDP) with continuous state and action spaces. We contribute to the field by propounding a Particle Markov Chain Monte Carlo (P-MCMC) algorithm as a method of generating samples for the policy parameters from a posterior distribution, instead of performing gradient approximations. To do so, we adopt a prior density over policy parameters and aim for the posterior distribution where the 'likelihood' is assumed to be the expected total reward. In terms of risk-sensitive scenarios, where a multiplicative expected total reward is employed to measure the performance of the policy, rather than its cumulative counterpart, our methodology is fit for purpose owing to the fact that by utilizing a reward function in a multiplicative form, one can fully take sequential Monte Carlo (SMC), known as the particle filter within the iterations of the P-MCMC. it is worth mentioning that these methods have widely been used in statistical and engineering applications in recent years. Furthermore, in order to
FPGA tabanlı modbus ağ geçidi tasarımı
Protokol lisanları aynı iki olgu arasında, belirli bir düzeyde iletişimi sağlamak amacı ile gerekli kuralları ortaya koyan bir sistemdir. Endüstriyel haberleşme protokolleri endüstriyel sistemler arasında veri alış verişini sağlayan standart dillerdir. İki cihaz arasında veri iletimi olabilmesi için cihazların aynı endüstriyel protokol ile haberleşmeleri ya da arada dönüştürücü bir cihaz kullanmaları kullanılmalıdır. Günümüzde en çok kullanılan endüstriyel haberleşme protokolleri Fieldbus, Profibus, Modbus, Canbus, Devicenet ve Controlnet olarak sıralanabilir. Modbus protokolü 1970'li yıllarda geliştirilmiş ve zamanla yeni sürümleri oluşturulmuştur. Kolay, hızlı ve açık kaynaklı bir protokol olması günümüzde elektronik cihazlarda çok yaygın olarak kullanılmasının en büyük etkenlerindendir. Modbus protokolü ilk defa seri hat üzerinden gerçeklenmiştir. Modbus seri hat protokolü Modbus RTU ve Modbus ASCII olmak üzere iki alt protokolden oluşur. Ethernet teknolojinin gelişmesi ve yaygınlaşması ile beraber Modbus protokolünü Ethernet ağına uygun hale getirme ihtiyacı duyulmuş ve Modbus TCP protokolü geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında Modbus RTU ve TCP protokolleri incelenmiş ve bu iki protokolü destekleyen bir ağ geçidi (gateway) cihaz tasarlanmış ve tasarlanan cihaz kurulan bir endüstriyel sistem üzerinde test edilmiştir. Modbus RTU protokolü OSI modelinin veri bağlantı katmanında (ikinci katman) çalışır. Bu protokol kullanıldığı zaman fiziksel katmanda veri iletimi EIA/TIA 485 (RS-485) ya da EIA/TIA 232 (RS-232) veri iletim modları kullanılabilir. Tez çalışmada fiziksel katmanda veri iletimi için EIA/TIA 485 (RS-485) standardı kullanılmıştır. OSI modelinin üçüncü, dördüncü, beşinci ve altıncı katmanları boştur ve uygulama katmanı olan yedinci katmanda Modbus uygulama protokolü çalışır. Modbus RTU protokolü bir çeşit master/slave protokolüdür ve seri ağ üzerinde bir ana cihaz (master cihaz) ve buna bağlı çalışan bir ya da birden fazla bağımlı cihaz (slave cihaz) bulunur. Ana cihaz istediği bağımlı cihaza belirlenmiş protokol formatında veri gönderir ve bağımlı cihaz veriyi alır, istenilen işlevi yerine getirdikten sonra ana cihaza cevap gönderir. Bağımlı cihazlar kendi aralarında haberleşemezler ve ağ üzerinde tek bir paket akışı olur. Verinin kontrolü protokol içersinde CRC hata kontrol yöntemi ile denetlenir. Modbus TCP protokolü Ethernet TCP/IP ağı üzerindeki cihazlar ile client/server (istemci/sunucu) haberleşmesi sağlar. İstemci cihaz haberleşmek istediği sunucu cihaza talep gönderir ve sunucu cihaz talebi alır, istenilen fonksiyonu yerine getirdikten sonra istemciye cevap gönderir. Modbus TCP protokolünde ağ üzerinde birden fazla paket alışverişi olabilir. Modbus TCP protokolü OSI modeline göre incelendiği zaman fiziksel katmanın ve veri bağlantı katmanının iç içe çalıştığı görülür ve bu iki katmana ağ ulaşım katmanı adı verilir. Ağ ulaşım katmanında (birinci ve ikinci katman) Ethernet / MAC protokolü, ağ katmanında IP protokolü, taşıma katmanında TCP protokolü ve beşinci, altıncı ve yedinci katmanında Modbus uygulama protokolünü çalıştırılır. TCP'nin görevi bütün veri paketlerinin doğru bir şekilde alınmasını sağlamaktır. IP ise paketin doğru bir şekilde adreslenmesini ve yönlendirilmesini sağlar. TCP/IP protokolü sadece bir taşıma protokolüdür ve mesajın içeriği hakkında bir bilgi vermez. Modbus protokolü uygulama katmanında standart olan ve değişmeyen bir protokol veri birimi oluşturur. Protokol veri birimi yapılacak işlemi tanımlayan Modbus fonksiyon kodu bilgisini ve veri bilgisini taşır. Alt katmanlarda çalışan protokollere göre protokol veri biriminin başına ve sonuna ek birimler eklenerek Modbus uygulama veri birimi oluşturulur. Tez çalışmasında ağ geçidi tasarımı için Türkçeye "Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri" şeklinde çevrilen FPGA kullanılmıştır. FPGA, üretimden sonra istenilen uygulamaya göre donanım yapısı kullanıcı tarafından değiştirilebilen bütünleşik devre şeklinde tanımlanabilir. FPGA içerinde VHDL veya Verilog dilleri kullanılarak donanım tasarımı yapılabileceği gibi içersinde yazılımsal bir işlemci oluşturularak gömülü bir sistem de kurulabilir. Tez çalışmasında Altera firmasının DE0 Nano FPGA Geliştirme ve Eğitim kartı kullanılmıştır ve firmanın üretmiş olduğu FPGA'ler için geliştirdiği Nios II/e işlemcisi kullanılarak gömülü bir sistem oluşturulmuştur. TCP/IP yönetimini sağlaması için sisteme Wiznet firmasının ürünü olan Wiznet W5500 modülü eklenmiştir. Bu modül OSI modeline TCP/IP işlemlerini ve fiziksel katmanda veriyi fiziksel ağa gönderme işlemlerini yerine getirmektedir. Wiznet modülü kendine özgü 32 bitlik SPI protokolünü kullanarak haberleşir ve sistemde FPGA ile haberleşmesi için FPGA içersinde VHDL dili kullanılarak bir SPI modülü tasarlanmıştır. Ayrıca RTU ağı üzerinde bulunan cihazların FPGA ile haberleşmesi için MAX 485 entegresi kullanılarak tasarlanan RS485 dönüştürücü devresi tasarlanmıştır. Bu devre Modbus RTU protokolünün fiziksel katmanda veriyi RTU ağına iletmesi sağlamaktadır. Altera firmasının FPGA programlamak için ücretsiz olarak kullanıcılara sunduğu Quartus II programlama platformu ile sistemin yazılımı hazırlanmıştır. Quartus platformu donanım tasarlamak, FPGA içersinde işlemci ve çevresel birimleri oluşturmak ve işlemcinin programlanmasını sağlamak için alt araçlar içeren kapsamlı bir yazılım paketidir. Programın sunduğu Qsys sistem tasarlama aracı kullanılarak NiosII/e işlemcisi ve çevresel birimleri oluşturulmuştur. Oluşturulan çevresel birimlerin birbirleri ile bağlantısı yapılmış ve adres ayarları program tarafından otomatik olarak ayarlanmıştır. İşlemcinin programlanması yine Quartus programı içersinde yer alan Nios II Software Build Tools for Eclipse aracı kullanılarak C dilinde yapılmıştır. Programlama sırasında Qsys aracının oluşturduğu adres bölgelerinden faydalanılır. Sistemin tasarımı ve programlanması tamamlandıktan sonra FPGA içersine kalıcı olarak gömülmüştür. Sistem bir tane Modbus TCP istemci cihaz, altı tane Modbus TCP sunucu cihazı ve altı tane Modbus RTU bağımlı cihazı destekleyecek şekilde oluşturulmuştur. Bu sayı uygulamaya göre artırılabilir. TCP cihazlar birden altıya kadar numaralandırılmış (adreslendirilmiş) ve RTU cihazlar da yediden on ikiye kadar numaralandırılmıştır. Sistemde istemci cihaz olarak Modbus TCP ağı üzerinde çalışan bir PLC bulunmaktadır. Sunucu ve bağımlı cihazlar Modbus giriş/çıkış modülleridir. İstemci cihaz TCP ağı üzerinden Wiznet modülü ve FPGA içersinde tasarlanmış olan SPI modülü aracılığı ile Nios işlemciye talebini bildirir. İşlemci gelen talep paketini inceler ve paketi yeniden düzenler. Paket TCP cihaza gönderilecekse SPI modülü ve Wiznet üzerinden paketi TCP cihaza gönderir ve cevap da aynı yol ile önce işlemciye sonra da istemci cihaza gönderilir. Eğer paket RTU cihaza gönderilecekse işlemci paketi TCP formatından RTU formatına çevirir ve RS485 dönüştürücü devresi ile RTU cihaza talebi iletir. RTU cihazın cevabı işlemci ile TCP formatına dönüştürülür ve istemci cihaza gönderilir. Böylece TCP ve RTU ağları arasında veri alışverişi tamamlanmış olur. Sistemde bulunan cihazların konfigürasyon bilgileri DE0 Nano kartı üzerinde bulunan EEPROM modülüne yüklenmiştir İşlemcinin EEPROM ile haberleşmesi için FPGA içerisinde tasarlanmış olan I2C modülü kullanılır. Bu tez çalışmasında ile seri hat üzerinde haberleşen Modbus RTU cihazları ile Ethernet teknolojisi kullanarak haberleşen Modbus TCP cihazların FPGA tabalı bir ağ geçidi tasarlanarak birbirleri ile veri alış verişi yapmaları sağlanmıştır. Tasarlanan ağ geçidi cihaz protokol dönüştürme işlemi yapmaktadır. Çalışma içersinde Modbus protokolleri detaylı olarak incelenmiş, FPGA ve gömülü sistem oluşturma, Wiznet modülü, RS 485 dönüştürücü devre tasarımı ve ek birimler tanıtılmıştır. Bunlara ek olarak FPGA içersinde donanım tasarımı (SPI modülü ve I2C modülü) ve işlemcinin programlanması anlatılmış ve son bölümde tasarlanan cihazın test sonuçlarına yer verilmiştir.
Endüstriyel zaman robotlarda optimal yörünge kontrolü
Optimal robot hareket planlaması robot sistemlerinin verimliliğini en yüksek seviyeye çıkarmak için çok önemlidir. Robot hareketlerinde dinamik ve kinematik hareketlerin istenen kriterlere göre iyileştirildiği optimizasyon ile robot kendi kapasitesini tamamen kullanır ve eyleyicilerinden tam olarak yararlanır. İşlem kapasitesi yüksek bilgisayarların endüstride kolaylıkla satın alınabilir olmasıyla ve optimizasyon metotlarının etkinliğinin artmasıyla, bilgisayar destekli hareket planlaması günden güne daha fazla kullanılmaktadır. Bilgisayar destekli robot hareket planlaması, operatörlere yüklenen optimizasyon yükünü azaltır aynı zamanda robotların duruş zamanının azaltırken üretim kapasitesini artırır. Kaynak ve yapıştırma gibi endüstriyel uygulamalarda robot sürekli olarak aynı hareketi tekrar eder. Bu sebeple yörünge planlaması uygulama özelinde en hızlı, en hassas, en düşük enerji gibi özel kriterlere göre yapılmalıdır. Yörüngenin zaman bağımlılığı belirli kısıtlamalar çerçevesinde optimize edilirken, robotların özel görevlere göre belirlenmiş yörüngeleri hareket planlama problemlerini ortaya çıkarmaktadır. Kinematik ve dinamik denklemlerde UOC (uzaysal operator cebiri) metodu kullanılmıştır. Bu metot diğer kinematik ve dinamik hareket planlaması metotlarına göre değişen serbestlik derecelerine göre denklemlerin güncellenmesi çok kolay olan bir yöntemdir. Optimal robot hareket planlama, robotlara ait eyleyici sınırlarını dikkate alarak zaman, enerji ve sarsılma gibi robotların uygulamalarında ihtiyaç duyulan kriterleri optimize eder. Ayrıca ilk ve son durumlar arasında uygulama uzayı veya eksenlerdeki yörüngelerin istenilen optimizasyon kriterine göre hesaplanmasını içerir. Hareket planlama problemlerinde, optimizasyon kriteri zaman ise zaman bağımlı optimal yörünge planlama, eğer optimizasyon kriteri enerji ise enerji bağımlı optimal yörünge planlama adını alır. Bu tez, genel hareket planlama problemlerini dikkate alımasının yanı sıra özellikle zamana bağımlı optimal robot hareket planlaması ve zaman-enerji bağımlı optimal robot hareket planlaması problemlerine dayanmaktadır. Optimal yörünge planlamasında optimizasyon kriterleri yanında hız, ivme ve tork gibi kısıt kriterleride önemlidir. Yörüngenin belirlenmesinde iki ayrı yoldan gidilebilir: Kinematik yörünge planlaması ve Dinamik yörünge planlaması. Kinematik yörünge planlaması kütle, atalet, kuvvet, tork gibi değerlerle ilgilenmez. Engelden sakınma optimizasyonu için genetik algortimalar kullanılmaktadır. Gidilen zamanın ve tüketilen enerjinin minimuma indirilmesi için adaptif genetik algortima, ikinci dereceden konik programlama, parçacık sürü optimizasyonu benzeri teknikler kullanılabilir. Yörünge optimizasyonunda ise konveks optimizasyon metotlarından ikinci dereceden konik programlama metodu kullanılmıştır. Minumum zamana ulaşmak optimizasyon amacı olarak belirlenmiştir. Geliştirilen uygulamalarda robota dairesel yörünge takibi ve doğrusal yörünge takibi yaptırılmıştır. Dairesel yörüngenin takibinde robotun yörüngeyi tamamlama zamanı 3.6 saniyeden 1.5 saniyeye indirilmiştir. Bu çalışmanın sonrasında benzetim ortamında denenmiş olan yazılımın çevrimdışı olarak bir robot üzerinde denenmesi düşünülmektedir. Bir sonraki çalışmada ise çevrimiçi olarak robota optimal yörünge planlamasının yapılması ve bunun için optimizasyon algoritmasının hızlandırılması için çalışması amaçlanmaktadır.