Bir cam yüzey arkasındaki cismin sıcaklığının ölçümü için makine öğrenmesi yöntemleri kullanan sensör tabanlı bir ölçüm sistemi tasarımı

Geçmişte yapılan çalışmalar sayesinde mutlak sıfır koşulları haricindeki ortamlarda bulunan madde ya da cisimlerde meydana gelen reaksiyonlar sonucu, farklı dalga boylarında ışımaların oluştuğu fark edilmiştir. Reaksiyonlar sonucu oluşan bu ışımalardan biri olan kızılötesi ışınımdan geçmişten günümüze iletişim, ısınma, gece görüşü, mesafe ölçümü gibi farklı amaçlarla yararlanılmıştır. İlerleyen teknoloji ve gelişen üretim yöntemleri sayesinde, kızılötesi ışımaların algılanması amacıyla tasarlanan sensörlerde de son yıllarda teknik anlamda hayli mesafe kat edilmiştir. Maliyetlerinin azalmasına rağmen kabiliyetlerinin artması sebebiyle kızılötesi sensörler hareket, mesafe ya da sıcaklık ölçümü gibi amaçlarla pek çok sektörde kullanılmaya başlanmıştır. Sensörlerin kullanım alanlarının farklılaşması ve artması bu alanda emisivite, gürültüden etkilenme, geçirgenlik gibi farklı problemlerin ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Ortaya çıkan bu teknik problemlerin çözümü, algılama yöntemlerinin yaygınlaşmasının önündeki bir problem olarak ayrıca önem kazanmıştır. Mevcut problemlerden emisivite; cisimlerin yaptıkları ışımaların, cisimlerin malzeme yapısından ve fiziksel formundan kaynaklı olarak, sensörler tarafından siyah cisim ışımalarındaki gibi standart olarak algılanamamasını belirtmektedir. Geçirgenlik problemi, bir cismin oluşturduğu ışımanın bir cam yüzey tarafından kısmi olarak geçirilirken kısmi olarak soğurulması ya da yansıtılması durumunu ifade etmektedir. Son olarak gürültüden etkilenme problemi ise ışımanın sensörler tarafından algılanması esnasında anlık ya da sürekli olarak oluşabilecek elektriksel, optik ya da çevresel bozucu etkileri tanımlamaktadır. Yapılacak çalışmada, kızılötesi bir sıcaklık sensörü aracılığıyla gerçekleştirilecek ölçümler için ortaya çıkabilecek bu problemlerin etkilerinin, makine öğrenmesi yöntemleri ile en aza indirgenmesi amaçlanacaktır. Bu kapsamda çalışmalar; literatür taraması ile başlatılarak deney seti için gerekli sensör bileşenlerinin ön testlerin sonucuna göre belirlenmesi ve ilgili deney setinin oluşturulması ile devam ettirilecektir. Deney seti, gerekli olan ölçüm ve filtreleme algoritmaları da kullanılarak oluşturulduktan sonra, başlangıçta saptanan problemlerin çözülebilmesi amacıyla veri toplama çalışmalarına başlanacaktır. Veri toplama işlemleri tamamlandıktan sonra sürece, veri analizi ve son prototip için makine öğrenmesi tabanlı algoritma geliştirme çalışmaları ile devam edilecektir. Bu esnada, son prototip için yapılması düşünülen mekanik kılıf ve ara yüz tasarımları ile elektronik kart tasarımları gerçekleştirilecektir. Test, doğrulama ve iyileştirme çalışmaları sonrasında prototipe son hali verilerek çalışmalar tamamlanacaktır. Yapılan çalışmalar sonucunda, belirli dalga boyundaki sinyaller için geçirgenlik sağlayan bir cam yüzeyin arkasında uygun bir mesafede bulunan cismin yüzey sıcaklığının, temassız olarak ölçümlenebilmesi amacıyla bir ölçüm sistemi tasarlanmış, tasarlanan ölçüm sisteminin eğitim ve algoritma çalışmaları, makine öğrenmesi yöntemleri kullanılarak yürütülmüştür. Bu süreç kapsamında çeşitli koşullar altında yapılan test, analiz ve doğrulama çalışmalarıyla, geliştirilen ölçüm sistemine ait performans değerlendirilmeleri sonucunda, gerekli optimizasyon ve iyileştirme işlemleri de gerçekleştirilerek ölçüm sistemi tasarımı tamamlanmıştır.