Kaynak dikiş formunun yapay sinir ağı ve vokselleme yöntemleriyle modellenmesi

Bu çalışmada, kaynakçı adaylarının eğitimi amacıyla geliştirilen düşük maliyetli sanal kaynak simülatörü için gerçek zamanlı ve üç boyutlu bir kaynak dikiş formu modellenmiştir. Adaylar bu simülatör vasıtasıyla kaynak tekniklerini herhangi bir iş kazasına neden olmadan güvenli bir ortamda öğrenebilir ve kısa sürede normalden daha fazla uygulama yaparak becerilerini geliştirebilirler. Geliştirilen simülatörde, Flock of Birds konum ve oryantasyon sensörü ile başa takılan ekran gibi özel sanal gerçeklik aygıtları kullanılmıştır. Simülasyon, torcun konumunu izleyen Flock of Birds sensör cihazından gelen verilere dayanarak, kaynak dolgu şeklini ve nufuziyet miktarını belirler. Kaynak dolgu şekli oluşturulurken, kaynak dikiş kesitinin parabol ile benzerliği nedeniyle bu şekil temel dolgu birimi olarak kullanılmıştır. Kaynak dikişimizi oluşturacak temel dolgu şeklinin yükseklik, genişlik ve nufuziyet parametrelerine ait değerler literatürdeki kaynak dikişi deneylerinden elde edilmiştir. Sanal kaynak işlemi esnasında, kaynak dolgu şekli parametre değerleri belirli zaman aralıklarında, ileri beslemeli geri yayılımlı yapay sinir ağı kullanılarak hesaplanır. Ağ kurgusu yapılırken eğitim fonksiyonu olarak TrainLM (Levenberg-Marquardt) referans alınmıştır. En uygun transfer fonksiyonu belirlenirken de en iyi sonucu LogSig() fonksiyonunun verdiği saptanmıştır. Ara katman sayısı ve her ara katmandaki proses elemanı (nöron) sayısının kaç olacağına deneme/yanılma yöntemiyle karar verilmiştir. Aynı zaman aralığında voksel haritası ve buna karşılık gelen hash tabanlı sekizli ağaç veri yapısı gerçek zamanlı olarak oluşturulur. Voksellenen veriler kullanılarak, kaynak dolgusunun üçgenlerden oluşan eş yüzeyleri, yürüyen küpler algoritması ile yeniden oluşturulur. Bu sayede daha gerçekçi bir kaynak dikiş görüntüsü elde edilir. Bu görüntü ve sanal sahne devamlı olarak başa takılan ekrana yollanarak sanal ortam içindeki gerçeklik hissi devam ettirilir. Vokselleme ve eş yüzey oluşturma işlemleri için yüksek çözünürlüklü sanal sahnelerde işlem süresini kısaltmak için de çok iş parçacıklı programlama tekniği kullanılmıştır. Farklı iş parçacığı sayıları için eş yüzey oluşturma süreleri de gösterilmiştir.