FPGA ile kaynak robotunun adaptif kontrolü
Adaptive control of welding robot with FPGA
- Tez No: 877519
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İLKER ALİ ÖZKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Adaptif denetim, Bulanık denetim, FPGA, Görüntü işleme, Kaynak hataları, Kaynak parametreleri, Kaynak teknolojisi, Robot denetim, Robot kolu, Robot sistemleri, Adaptive control, Fuzzy control, FPGA, Image processing, Welding defects, Welding parameters, Welding technology, Robot control, Robot arm, Robot systems
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Robot teknolojilerindeki ve sistemlerindeki gelişime bağlı olarak endüstride, insanlar için tehlikeli ve yorucu olan işler için robotlar tercih edilmeye başlanılmıştır. Bunlardan en yaygın olanı, otomotiv, ev gereçleri, savunma sanayi, medikal ve havacılık gibi uygulama alanları olan kaynak robotlarıdır. Kaynak robotları, kaynak uygulamalarını otomatikleştirmekle beraber, üreticiye hız, zaman ve güvenlik kazandırmaktadır. Ağır görev döngülerini, değişmez ve kesintisiz yapıda sürdürebilmektedirler. Ancak kaynak işleminin otomatikleştirilmesi insan kontrolünde olmamasından dolayı, oluşabilecek hatalara karşı denetimsiz bir süreci ortaya çıkarmaktadır. Mevcut kaynak robotları, bir operatör tarafından programlanmakta ve kaynak işlemi operatör tarafından belirlenen parametrelere bağlı olarak yapılmaktadır. Ayrıca kaynak yolunun programlanması esnasındaki ölçümlerde hassasiyetin sürdürülememesi, hataların oluşabilmesine neden olmaktadır. Kaynak esnasında, malzeme çarpılması, ark üflemesi gibi bilinen kaynak sorunlarına karşı kaynak robotu sistemleri tepkisizdir. Parametrelerin sisteme önceden yüklenmesi ve gerçek zamanlı bir denetim yapısının olmaması, kaynak esnasında oluşabilecek hatalara karşı kaynak robotlarını denetimsiz kılmaktadır. Bu durum iş, zaman, üretkenlik ve maddi kayıplara neden olmaktadır. Literatürde kaynak robotlarıyla yapılan kaynak işlemleri sonrasında farklı kalite ölçüm ve değerlendirme sistemleri önerilmiştir. Ancak bu sistemlerde, kaynak kalitesinin ölçümü sağlanmış, hataya karşı bir denetim sistemi geliştirilmemiştir. Bununla birlikte, kaynak yolunun otomatik belirlenmesine ait gerçek zamanlı bir kontrol mekanizmasına ihtiyaç bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, kaynak robotları tarafından yapılan kaynak işlerinde, hataların oluşmadan önce önlenmesini sağlamak, programlama sürecini otomatikleştirmek ve adaptif bir kontrol yapısı sağlamak amacıyla gerçek zamanlı bir sistem önerilmektedir. Önerilen sistemin görüntü işleme ve anlık denetim için gerekli olan hesaplama yükünden dolayı paralel işlem yapabilme ve çoklu görevlere anlık cevap verebilme gibi avantajları nedeniyle Alan Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA) üzerinde uygulanmıştır. Bir kamera ve lazer modül kullanılarak alınan veriler, görüntü işleme teknikleri ile işlenerek kaynak yolunun belirlenmesi sağlanmıştır. Elde edilen veriler adaptif bulanık mantık denetleyiciye giriş bilgileri olarak aktarılmıştır. Geliştirilen denetleyici yapısı ile kaynak robotları için bir adaptif hız kontrol ve kaynak yolu takip sistemi elde edilmiştir. Yapılan deneysel çalışmalarla, geliştirilen sistemin bir prototip üzerinde kaynak yolu geometrisini başarıyla belirleyebildiği ve kaynak yolunu takip edebildiği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Depending on the development of robotic technologies and systems, robots have begun to be preferred in the industry for jobs that are dangerous and tiring for humans. The most common are welding robots, which have application areas such as automotive, household appliances, defense industry, medical, and aerospace. Welding robots automate welding applications and provide speed, time, and safety to the manufacturer. They can sustain heavy-duty cycles in an unchanging and uninterrupted manner. However, since automating the welding process is not under human control, it creates an uncontrolled process against possible errors. Current welding robots are programmed by an operator and the welding process is performed depending on the parameters determined by the operator. In addition, failure to maintain precision in measurements during the weld path programming causes errors. During welding, robot systems are unresponsive to known problems such as material distortion and arc blowing. The fact that the parameters are preloaded into the system and the absence of a real-time control structure makes the welding robots uncontrolled against errors that may occur during welding. This situation causes work, time, productivity, and financial loss. Different quality measurement and evaluation systems have been proposed in the literature after welding processes performed with welding robots. However, welding quality measurement was provided in these systems, and an error-proof control system was not developed. However, there is a need for a real-time control mechanism for automatic determination of the weld path. In this thesis study, a real-time system is proposed to prevent errors before they occur, to automate the programming process, and to provide an adaptive control structure in welding works performed by welding robots. The proposed system has been implemented on Field Programmable Gate Arrays (FPGA) due to its advantages, such as parallel processing and instant response to multiple tasks due to the computational load required for image processing and instant control. The data received using a camera and laser module was processed using image processing techniques to determine the weld path. The obtained data was transferred to the adaptive fuzzy logic controller as input information. The developed controller structure has obtained an adaptive speed control and welding path tracking system for welding robots. The experimental studies concluded that the developed system could successfully determine the weld path geometry and follow the weld path on a prototype.
Benzer Tezler
- System-on-chip design with open-source FPGA IP
Açık kaynak gömülü FPGA IP'si ile kırmık üstü sistem tasarımı
YUNUS EMRE ERYILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
DR. HASAN ERDEM YANTIR
- FPGA tabanlı bir akustik kaynak konumlandırma sisteminin tasarımı
Implementation of an acoustic source positioning using FPGA
CENK ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Bilim ve TeknolojiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL KAYA
- Fourıer bölgesinde çapraz ilinti yöntemi ile ses kaynağının konumunun fpga kullanarak tespiti
Sound source localization in the fourier region with cross correlation method using fpga
MERVE ÖZTÜRK LAFCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN ŞAKİR BİLGE
- Ultrason görüntülerinin süper çözünürlük ile iyileştirilmesi için FPGA tabanlı derin öğrenme ağı
FPGA-Based Deep Learning Network for Super-Resolution Enhancement of Ultrasound Images
OĞUZ KAAN ULUIŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN ŞAKİR BİLGE
- Lorenz kaotik sisteminin sabit noktalı sayı gösterimi ile FPGA üzerinde gerçeklenmesi ve analizi
FPGA realization and analysis of lorenz chaotic system using fixed point representation
EMRE GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENVER ÇAVUŞ