Vision-based monitoring and control of fiber laser welding
Fiber lazer kaynağının görüntü tabanlı gözlemlenmesi ve denetimi
- Tez No: 371887
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET İSMET CAN DEDE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayarla görme, CNC tezgahları, Katıhal lazerleri, Lazer kaynağı, Sayısal görüntü işleme, Yapay görme, Computer vision, CNC machinery, Solid state lasers, Laser welding, Digital image processing, Machine vision
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lazer kaynağı, kaynak ile birleştirilecek parçaların, dönüştürülen lazer ışın enerjisini yüksek verimde odaklayarak ısıtılarak eritilmesi ve birleştirilmesi işlemidir. Derin penetrasyon gerektiren uygulamalarda lazer kaynağı, yüksek verimliliği, düşük dalga boyu ve sürekliliği gibi önemli özelliklerinden dolayı tercih edilir. Kırılma, çatlama ve yırtılma gibi olası kaynak hatalarını önlemek ve kaynak işlemini kontrol edebilmek için gerçek zamanlı olmayan ön işlem uygulaması gerekmektedir. İşlemin modellenmesi zor olduğundan ve parametrelerin malzemeye ve kalınlığa göre değiştiğinden ötürü bu aşamada kaynak parametrelerinin ayarlanması kritiktir. Bu belirsizlikten ötürü gerçek zamanlı lazer kaynak proses için zor bir uygulamadır. Böylesi bir probleme çözüm olarak, kaynak öncesinde, kaynak çizgisi ile BDT (Bilgisayar Destekli Tasarım) ortamında hazırlanmış bir çizginin birbiriyle eşleşmesi amacıyla, görüntü temelli izleme ve kontrol sistemi geliştirilebilir. Bu tezin kapsamında, görüntü temelli kaynak çizgisi düzeltme algoritması geliştirilerek kaynak yapılacak çizginin pozisyonu belirlenmiştir. Uygulanan teknikte, CNC sistemi ve makine görüntüleme sistemi olarak iki ana sistem kullanılmıştır. Bu sistemlerin entegrasyonu için, görüntü işleme algoritması ve CNC ana döngü mantığı kullanılarak işlem sırasında lazer ışınının kaynağı yapılacak parça üzerindeki pozisyonu hesaplanmıştır. Tekniğin uygulanması sonucunda hesaplanan düzeltmeler, CNC programının bulunduğu dosya altına depolanarak mevcut CNC programı üzerinde herhangi bir değişikliğe gerek kalmadan uygulanmıştır. İzleme ve kontrol tekniğinin performansı düz ve eğri kaynak çizgileri için farklı iki kalınlıktaki soğuk haddelenmiş çelik ve paslanmaz çelik malzemeleri üzerinde yapılan deneysel testler sonucunda belirlenmiştir. Ölçümlerin kesinliği, ölçülen ve görüntü algoritmasınden elde edilen değerlerin efektif lazer ışını çapı referans alınarak karşılaştırılması sonucu belirlenmiştir. Test sonuçlarına gore, 600 mikron efektif lazer ışını çapı için sistem performansı %85 ile %95 aralığında bulunmuştur. 1 milimetreden daha ince malzemelerde oluşan daha küçük efektif lazer ışını çapı gereksinimleri sonucunda, 400 mikron efektif lazer ışını çapı için sistem performansı yeniden ölçülerek %58 ile %70 aralığında bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Laser welding is an advanced emission process that applies the converted laser beam energy to join pieces by melting and welding them together. Fiber lasers, with their high efficiency, continuous wave and shorter wavelength, are mostly useful for deep penetration welding of materials. To avoid the defects in an automated fiber laser welding process such as pores, cracks or blow-out holes and to make the welding process controllable, off-line pre-process is required. Tuning welding parameters is critical during this stage since modeling of the process is hard and parameters change with respect to material and thickness. Therefore, real-time control of the laser welding becomes a challenge due to uncertainties in the process. A solution to such problem could be a vision-based monitoring and control system, which uses a path modification algorithm that matches CAD-based (Computer Aided Design-based) path data to target path before welding. In this thesis, a vision-based path modification algorithm is developed to determine the orientation of target welding path. Two subsystems are used in this developed technique including; a machine vision system and a CNC system. These subsystems are integrated through developed vision algorithm and subroutine logic of CNC system by calculating laser spot position on workpiece during operation. As a result of implemented technique, welding path modification data is stored as a CNC subprogram (file) under the CNC main program so that operational modification is made without the need of any change on the main CNC program. The proposed method is experimentally tested to assess the performance of the monitoring and control technique on line and curve welding paths for mild steel and stainless steel materials with two different material thicknesses. The accuracy of the measurements is carried out by comparing the measured and computed offset values that are exported from the vision algorithm with reference to effective laser beam diameter. The results of tests indicate that the vision system accuracy varies between %85 and %95 for 600 micron effective laser beam size. For thinner materials less than 1 millimeter, due to smaller effective laser beam size requirements, system performance is found to be decreased down to %58-70 as a result of 400 micron effective laser beam size.
Benzer Tezler
- Koşullu difüzyon modelleri ile yüzey görüntüsünden çatlak tespiti
Crack detection from surface images using conditional diffusion models
ONUR BOSTANCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİskenderun Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVENT KARACAN
- Composite prototyping and vision based hierarchical control of a quad tilt-wing UAV
Dört rotorlu döner-kanat mekanizmasına sahip bir insansız hava aracının kompozit prototip üretimi ve görüntü tabanlı hiyerarşik kontrolü
EFE SIRIMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÜNEL
- Vision-based detection and recognition of maritime objects for autonomous surface navigation
Otonom deniz seyrüseferi için görüntü tabanlı engel tespiti ve gemi sınıflandırma
SEVDA SAYAN YONCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAZIM KEMAL EKENEL
- Bilgisayarlı görü tabanlı fosforesans işaretleme yöntemiyle karanlık ortamlarda sıvı seviye ölçümü ve kontrolü
Liquid level measurement and control in dark environments with computer vision-based phosphorescent marking method
SEYİT AHMET İNAN
Doktora
Türkçe
2025
Mekatronik MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEKİR AKSOY
- Acil yardım çağrısı jestlerinin bilgisayarla görü ve derin öğrenme yöntemleriyle gerçek zamanlı tespiti
Real-time detection of emergency call gestures using computer vision and deep learning methods
FERHAT ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilişim Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED KOTAN