Design and implementation of an enhanced framework for complex mechatronic systems software development
Karmaşık mekatronik sistemler için yazılım oluşturulmasına yönelik geliştirilmiş bir çerçeve tasarımı ve uygulanması
- Tez No: 478643
- Danışmanlar: PROF. DR. ASIF SABANOVIC, PROF. DR. ERKAY SAVAŞ, DOÇ. DR. ALİ KOŞAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Mekatronik; makine mühendisliği, elektrik ve elektronik mühendisliği, bilgisayar mühendisliği ve kontrol mühendisliği şeklinde sıralanabilecek birçok farklı disipline ait öğeler içeren çok disiplinli bir mühendislik dalıdır. Bu kapsamda geliştirilen sistemlerin istenilen şekilde çalışabilmesi için de yine bu çeşitli disiplinlere ait donanım/elektronik, bilgisayar, işletim sistemi ve sistem yazılımı gibi katmanların ahenk içinde çalışabilmelerine yönelik oluşturulmuş bir birlikteliğe gerek duyulmaktadır. Sistemin operasyona geçirilmesi, kontrol edilmesi, kullanıcı-sistem etkileşiminin yaratılması ve operasyona ait verilerin kaydedilmesi gibi birçok kullanım alanından ötürü bilgisayarlar ve yazılım, karmaşık mekatronik sistemlerin vazgeçilemez bileşenlerindendir. Dolayısıyla, yazılım tasarımı ve geliştirilmesi süreçleri genel sistem tasarım ve geliştirme süreçlerinden ayrı biçimde ele alınamaz. Yazılımı da sistem modelleme sürecine katmak ve daha da önemlisi modelleme yaklaşımını sistem bileşenlerinin yazılım birimleri tarafından kolaylıkla temsil edilebileceği bir şekile getirmek için yeni bir modelleme metodolojisi ortaya konulmalı ve beraberinde bunu destekleyen yapısal bileşenleri, geliştirme araçları ve prosedürleri ile sunulmalıdır. Bu metodolojinin temel tasarım prensibi bütün sistemin, mevcut yazılım geliştirme yaklaşımları ile oluşturulabilecek en küçük yapı taşlarına ayrıştırılabilirliği olmalıdır. Bu gereksinim tanımı ve işbu çalışmaya yönelik eforun temellendirildiği diğer çeşitli faktörlerin yönlendirmesi sonucunda karmaşık mekatronik sistem tanımına uygun bütün sistemler için yazılım geliştirilebilmesine olanak sağlayacak bir çerçeve yaratılmış ve hayata geçirilmiştir. Ortaya konulan çerçeve Karmaşık Mekatronik Sistemler Yazılım Çerçevesi (CMSFRAME) şeklinde isimlendirilmiştir. İsminden de anlaşılacağı üzere CMSFRAME, karmaşıklık seviyesi ve bileşen çeşitlerinden bağımsız olarak bütün mekatronik sistemler için kullanılabilmesi amacıyla tasarlanmıştır. Bu çerçevenin formülasyonu sırasında şimdiye dek bu alana yönelik kullanılmış olan en iyi pratiklerle bunları daha da geliştirmeye yönelik olarak oluşturulmuş ve günümüze kadar yapılmış olan benzeri çalışmalarda bulunmayan ekstra özellikler harmanlanmıştır. Bu çalışmanın devam ettiği dönemde Sabancı Üniversitesi Mikromekatronik Laboratuarı bünyesinde üretilmiş olan sistemler bu çalışmanın hedeflediği karmaşık mekatronik sistemlere mükemmel örnekler teşkil etmektedirler. Bu nedenle, önerilen yazılım çerçevesi sırasıyla Lazer Destekli Mikro-işleme İş İstasyonu ve Mikro-Fabrika olarak adlandırılan bu sistemlerin yazılımlarının geliştirilmesinde kullanılmış ve çerçevenin uygulanabilirliği ve bileşenleri ile yöntemlerinin performansı değerlendirilmiştir. Yazılımları bu çalışmada önerilen çerçeve kullanılarak geliştirilmiş her iki sistem üzerinde yapılan deneyler sonucunda sistemlerin tamamen fonksiyonel olduğu ve deney sonuçlarının tamamının beklenen şekilde olduğu gözlemlenmiştir. Buradan hareketle yazılım çerçevesinin başarılı olduğu ve karmaşık mekatronik sistem yazılımı geliştirilmesine yönelik ilk uygulamalarında kendini ispat ettiği belirtilebilir. Beraberinde sunduğu; bir grafik arayüzü üzerinden sistem modelinin tasarlanabilmesine ve sistem yazılımını meydana getiren kodların otomatik olarak yaratılabilmesine olanak sağlayan görsel tasarım bileşenleri sayesinde, hem sistem modelleme hem de yazılım geliştirme aracı olarak kullanılabilecek ilk çerçeve olma özelliğiyle CMSFRAME ilgili alandaki literatüre yapılmış somut bir katkı olarak nitelendirilebilir. Sunduğu bileşenlerin içeriği ve kullanım prosedürlerine yönelik anlaşılır tanımlar yardımıyla çerçevenin genişletilebilmesi ve teorik olarak herhangi bir yeni fonksiyon ya da fiziksel sistem bileşenine yönelik ekstra paketler oluşturulabilmesi mümkün kılınmıştır. Zamanla daha çok ve daha farklı çeşitte sistemler için yazılım geliştirilmesi amacıyla kullanıldıkça, çerçevenin uygulanmasına yönelik deneyim artacak ve ihtiyaca yönelik olarak geliştirilecek yeni paketler ile çerçevenin boyutu ve kapsamı daha da genişleyecektir.
Özet (Çeviri)
Mechatronics is a multidisciplinary engineering and design eld that includes a combination of mechanical engineering, electrical engineering, computer engineer- ing and control engineering. Operation of systems within this eld depends on the smooth cooperation of several layers, namely: hardware, electronics, computer, operating system and software. Regarding the realization of system operation and control, creating human-system interaction and recording information related to the operation of the system; computers and softwares are inevitable parts of the com- plex mechatronic systems. Therefore, design and development of the software can not be separated from the overall system design process. In order to incorporate the software into the system modeling process and more importantly, to modify the modeling approach in such a way that system components can be easily represented by software units; a new kind of modeling methodology has to be proposed and then supported by the related common procedure, tools and building blocks. The most basic design consideration for this methodology would be the decomposability of the whole system into lowest level building units that can be directly implementable using current software engineering methods. Based on the problem de nition and the other factors that motivated the e orts put within the context of this study, a framework is created and realized to be used for the software development of any kind of system that falls within the complex mechatronic system concept. Proposed framework is called Complex Mechatronics Systems Software Framework (CMS- FRAME). As the name implies, CMSFRAME is planned with an intention to cover all mechatronic systems with any type of components and in any level of complexity. Regarding the formulation and creation of CMSFRAME, the intention was to create a blend of the best practices taken so far and to enhance with some extra features which can not be found within the frameworks that are already developed to serve for similar purposes in mechatronics or related elds. The systems that are developed in Sabanci University MicroMechatronics Laboratory during the period of this study are all perfect examples of the so called complexity of mechatronic platforms. Thus, the proposed framework is applied for the software development of these systems, namely; Laser Assisted Micro-Machining Workstation (LAMMW) and Micro-Factory in order to evaluate applicability and performance of the frame- work components along with the methodology structured to serve as a guideline for application. As a result of experiments that were realized on both systems which were run by software developed using the proposed framework, it has been noted that both systems were fully functional and outcomes of all experiments were as targeted which can be translated to the success and the accuracy of CMSFRAME on complex mechatronic systems software development. Being the rst complex mechatronic systems framework that can serve as a system modeling tool and a software development tool at the same time with its visually representable structure that enables the creation of a system model via a graphical user interface which also allows automatic generation of source code that constitutes the system soft- ware, CMSFRAME itself stands as a substantial contribution to the related eld. Providing clear de nitions regarding the composition of packages and procedures it introduces, CMSFRAME facilitates a higher level expandability via the preparation of new packages which paves the way of covering any new functional or physical sub-component. The more it is going to be applied on di erent systems successfully, the more experience on it will be gathered based on the application notes along with the possible new components that will be implemented as additions to the initial version of the framework during these applications.
Benzer Tezler
- İmalat stratejileri ve imalat teknolojisi seçiminde uzman sistem yaklaşımı
Manufacturing strategies and an expert system approach to selecting manufacturing technology
İBRAHİM ÇİL
Doktora
Türkçe
1997
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN EVREN
- A support vector machine-based approach for southbound communication detection in SDN using openflow
Openflow kullanarak SDN'de güney yönlü iletişim tespiti için destek vektör makinesi tabanlı bir yaklaşım
ALİ GÖKHAN AVRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SEÇİNTİ
- Elektrik pano yangınlarına karşı nesnelerin interneti destekli algılama sisteminin geliştirilmesi
Development of an internet of things supported detection system against electric panel fires
MUHAMMED FATİH PEKŞEN
Doktora
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Anabilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ UYAROĞLU
- Developing enterprise E-commerce strategies based on axiomatik design
Kurum bazında E-ticaret stratejilerinin aksiyomatik tasarıma dayanılarak oluşturulması
S. BİRGİ MARTİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKERİM KAR
- A tool oriented approach to digital making and control in design
Dijital yapma biçimleri ve tasarımda kontrole araç odaklı bir yaklaşım
GAMZE GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU