Endüstriyel edge cihazı kullanarak işleme sürecinde akıllı üretim

Günümüz modern üretiminde, akıllı işleme çözümleri, gelişmiş veri analitiği, gerçek zamanlı izleme ve uyarlanabilir kontrol stratejilerinden yararlanarak üretim verimliliğini optimize eder, maliyetleri minimize eder ve üstün ürün kalitesini olağanüstü hassasiyet ve güvenilirlikle sağlar. "Endüstriyel Edge Cihazı Kullanarak İşleme Sürecinde Akıllı Üretim" başlıklı bu tez, endüstriyel Edge cihazlarının işleme operasyonlarına entegrasyonuna yönelik yenilikçi yaklaşımları araştırmaktadır. Bu entegrasyon, gerçek zamanlı izleme, kestirimci bakım ve maliyet etkin süreç optimizasyonunu mümkün kılmaktadır. Araştırma, akıllı üretimin işleme süreçlerindeki dört kritik yönünü ele alan dört ana bölümden oluşmaktadır: takım aşınmasının tahmini, sensörsüz kesme kuvveti ölçümü, takım çentiklenmesi tespiti ve eksantriklik izleme. İlk olarak, bir yapay zekâ destekli dijital gölge modeli geliştirilerek endüstriyel Edge cihazı kullanılarak matkap takımlarının sırt aşınması tahmin edilmiştir. Çalışmada, yüksek frekansta veri toplama işlemi endüstriyel Edge cihazı ve döner dinamometre kullanılarak gerçekleştirilmiş, ardından geniş kapsamlı özellik mühendisliği uygulanmıştır. Takım aşınması tahmininde çift yönlü uzun-kısa süreli bellek (Bi-LSTM) ve çift yönlü kapılı tekrar eden birim (Bi-GRU) mimarilerine sahip bir tekrarlayan sinir ağı (RNN) modeli kullanılmıştır. Geliştirilen dijital gölge modeli, pahalı çoklu sensör sistemlerine olan bağımlılığı azaltarak maliyet etkinliğini artırmakta ve gereksiz takım değişimlerini önleyerek akıllı üretim prensiplerine uygunluk sağlamaktadır. İkinci olarak, işleme sürecinde kesme kuvvetlerinin ve torkun gerçek zamanlı ölçümü için yenilikçi, sensörsüz bir yöntem önerilmiştir. Kesme kuvveti ve torkun doğru ölçülmesi, süreç izleme, takım durumu değerlendirme ve optimizasyon açısından kritik öneme sahiptir. Ancak geleneksel dinamometreler yüksek hassasiyet sağlasa da pahalıdır ve deneysel kurulumlarda zorluklar yaratmaktadır. Bu çalışmada, endüstriyel Edge cihazı kullanılarak iş mili akımı ve tork verileri gerçek zamanlı olarak çıkarılmıştır. Ti6Al4V titanyum alaşımının işlenmesi sırasında yapılan deneysel doğrulama, dinamometre ile Edge cihazı verileri arasında güçlü bir korelasyon olduğunu göstermiş, ortalama hata oranı %12'nin altında bulunmuştur. Bu sensörsüz yaklaşım, geleneksel ölçüm tekniklerine kıyasla kurulum süresini ve maliyeti önemli ölçüde azaltırken, hassas kuvvet izleme sağlayarak akıllı işleme ortamları için uygun bir alternatif sunmaktadır. Üçüncü olarak, titanyum alaşımlarının işlenmesi sırasında takım çentiklenmesini tespit etmeye odaklanan bir takım durumu izleme çalışması gerçekleştirilmiştir. Takım çentiklenmesi, işleme verimliliği ve takım ömrü üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bu çalışmada, 500 Hz yüksek frekanslı örnekleme oranına sahip endüstriyel Edge cihazından elde edilen iş mili akımı ve tork sinyalleri analiz edilmiştir. Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) analizi, takım çentiklenmesi oluşmadan önce ve sonra Edge cihazı sinyallerinde önemli spektral farklılıklar olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, endüstriyel Edge bilişimin, takım durumu izleme için güvenilir bir araç olarak kullanılabileceğini göstermektedir. Böylece, pahalı çoklu sensör sistemlerine duyulan ihtiyaç azaltılarak takım çentiklenmelerinin erken tespit edilmesi ve ciddi takım hasarlarının önlenmesi sağlanmıştır. Son olarak, işleme sırasında eksantriklik tespiti için yenilikçi bir sensörsüz yaklaşım önerilmiştir. Eksantriklik, işleme hassasiyetini, yüzey kalitesini ve takım aşınmasını doğrudan etkileyen kritik bir faktördür ve geleneksel olarak temaslı sensörler ile ölçülmektedir. Bu çalışmada, iş mili akımı ve tork sinyallerinin, endüstriyel Edge cihazı aracılığıyla kaydedilen verilerle dinamometre ölçümleriyle güçlü bir korelasyon gösterdiği kanıtlanmıştır. Gerçek zamanlı frekans alanı analizi ile eksantriklik tespit edilerek, sensörsüz ve müdahale gerektirmeyen bir yöntem sunulmuştur. Ti6Al4V titanyum alaşımının işlenmesi sırasında yapılan deneyler, bu yöntemin doğruluğunu kanıtlamış ve akıllı üretim sistemlerinde işleme hassasiyetini ve stabilitesini artırmada maliyet etkin ve verimli bir çözüm sunduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu tez, endüstriyel Edge cihazlarının gerçek zamanlı izleme, kestirimci bakım ve sensörsüz süreç optimizasyonu için kullanımına odaklanarak akıllı üretim alanına önemli katkılarda bulunmaktadır. Önerilen yöntemler, pahalı sensörlere olan bağımlılığı azaltırken, işleme verimliliğini artırmakta ve maliyet etkinliğini iyileştirmektedir. Bu araştırma, geleceğin akıllı ve otonom üretim sistemlerine geçişi hızlandırarak yeni nesil üretim teknolojilerine katkı sağlamaktadır.