Kartezyen otomasyon robotları için kaynak izi takip sensörünün geliştirilmesi

Günümüzde endüstriyel üretim süreçlerinin otomasyonu, teknolojik gelişmelere paralel olarak hızla yaygınlaşmakta ve daha önce manuel olarak gerçekleştirilen birçok işlem artık robotik sistemler aracılığıyla yürütülmektedir. Bu dönüşümün en belirgin örneklerinden biri kaynak prosesidir. Robotik kaynak sistemleri, insan sağlığına zararlı olabilecek toz, gaz, yoğun ultraviyole ışınım ve yüksek sıcaklık gibi olumsuz çevresel etkilere maruz kalmaksızın 7 gün 24 saat kesintisiz çalışabilme özelliği sayesinde üretim hatlarında yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu sayede yalnızca üretim hızı ve verimliliği artırılmakla kalmamakta, aynı zamanda kaynak operatörlerinin sağlık riski de önemli ölçüde azaltılmaktadır. Ancak her kaynak uygulamasının doğrudan robotik otomasyona entegre edilebilmesi mümkün değildir. Konvansiyonel robot sistemleri, önceden programlanmış sabit rotalar üzerinden hareket ederek kaynak işlemini gerçekleştirmektedir. Fakat üretim toleranslarının düşük olduğu durumlarda veya kaynak işlemi sırasında ortaya çıkan yüksek ısı nedeniyle eriyik metalin ani soğumaya bağlı olarak çekme yapması sonucu parçanın şekilsel olarak deformasyona uğraması, kaynak kanalında konum sapmalarına neden olmaktadır. Bu tür sapmalar, kaynak kalitesini doğrudan etkileyebileceğinden, kaynak torcunun dikiş hattını dinamik olarak takip edebilmesi için kaynak izi takip sensörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, kartezyen otomasyon robotlarına entegre edilebilecek, kaynak torcunu ±0,1 mm hassasiyetle kaynak kanalında konumlandırabilen, hem mat hem de parlak yüzeyli malzemelerde güvenilir şekilde çalışabilen lazer tabanlı bir kaynak izi takip sensörü geliştirilmesi hedeflenmektedir. Sensörün mekanik tasarımı; kaynak esnasında oluşan yüksek sıcaklık, ışık parlaması, çapak ve duman gibi dış etkenlerden en az düzeyde etkilenmesini sağlayacak şekilde yapılandırılacaktır. Görüntüde bozulmaya yol açan bu gürültüler, geleneksel görüntü işleme teknikleri ve yapay zekâ tabanlı yaklaşımlar ile filtrelenecek; farklı yüzey özelliklerine sahip malzemeler için özelleştirilmiş filtreleme algoritmaları geliştirilecektir. Sensör, iş parçasına projekte edilen çizgi lazerin yüzeyde oluşturduğu profil kırılımlarını analiz ederek kaynak kanalının geometrik yapısını çıkaracaktır. Bu profil verisi, lazer, kaynak noktası ve kamera arasındaki geometrinin lazer üçgenleme metodu ile çözülmesi ve kartezyen robot sisteminden alınan konum verisiyle entegre edilmesiyle kaynak noktasının üç boyutlu koordinatları hesaplanacaktır. Bu veriler doğrultusunda geliştirilecek kaynak torcunun konum kontrol algoritması, robotun gerçek zamanlı olarak kaynak izi üzerinde hassas şekilde yönlendirilmesini sağlayacaktır.