Takım tezgâhlarında optimal yörünge planlama: Evrimsel algoritmalar ve eğri uydurma yöntemleri ile performans iyileştirme
Optimal trajectory planning in machine tools: Performance improvement with evolutionary algorithms and curve fitting methods
- Tez No: 880194
- Danışmanlar: DOÇ. DR. REVNA ACAR VURAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
Bilgisayar destekli sayısal kontrollü (CNC) makinelerde yörünge planlama, karar alma ve kontrol süreçlerinde temel bir rol oynamakta olup akıllı imalat alanındaki araştırmaların önemli bir odak noktasını oluşturmaktadır. İmalat endüstrisinde yörünge planlama hareket doğruluğunu artırmanın yanı sıra CNC makine araçlarının döngü süresini azaltırken üretkenliğini artırmak da büyük öneme sahiptir. CNC tezgâhlarda en iyi yörüngeleri elde etmek için makine verimliliği, işleme kalitesi ve döngü süresini iyileştirmek amacıyla literatürde çeşitli yöntemler önerilmiştir. Bu çalışmada CNC tezgâhlarda optimal yörüngeyi oluşturmak için yol uzunluğunu kısaltma, yol pürüzlülüğünü azaltma, engellerden kaçınma ve makine çevrim süresini iyileştirme hedeflenmiş ve bu amaçla genetik algoritma (GA), yapay arı kolonisi (ABC), parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ve baskın olmayan sıralama genetik algoritma (NSGA-II) gibi evrimsel yöntemler kullanılmıştır. Bu yöntemlerin performans karşılaştırma çalışmaları sonucunda NSGA-II'nin çok amaçlı yörünge planlama problemlerinin çözümünde etkili bir yöntem olduğu gösterilmiştir. NSGAII'nin başarısını vurgulamak için Pareto etkinlik durumu çok amaçlı genetik algoritma (MOGA) ile sunulmuş olup NSGA-II tarafından üretilen çözümlerin olumlu özellikleri öne çıkarılmıştır. Kapsamlı analiz sonuçlarına göre, NSGA-II ile yapılan yol optimizasyonu ile yol uzunluğunda %30 ve işleme döngü süresinde %7 oranında azalma sağladığı görülmüştür. Ayrıca beş eksenli bir CNC tezgâh sisteminin kinematik modeli oluşturularak yörünge planlama simülasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmada Spline eğri uydurma yöntemleri kullanılarak örnekler sunulmuştur. Bu çalışmalar, karmaşık geometrilere sahip parçaların hassas işlenmesinde önemli avantajlar sağlamıştır. Spline eğri uydurma yöntemlerinin kullanımı daha pürüzsüz ve optimize edilmiş takım yolları oluşturarak işleme kalitesini artırmıştır. Simülasyon sonuçları, önerilen yöntemlerin CNC tezgâhların performansını ve verimliliğini önemli ölçüde artırabileceğini göstermiştir. Bu bulgular, eğri uydurma yöntemlerinin endüstriyel uygulamalarda daha yüksek doğruluk ve üretkenlik sağlama potansiyeline sahip olduğunu kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Trajectory planning (TP) is fundamental in the decision-making and control processes of computer numerical control (CNC) machines and is also an important focus of research in the field of smart manufacturing. Apart from improving motion accuracy in TP, increasing productivity while reducing CNC machine tools' cycle time is crucial in the manufacturing industry. To achieve optimal trajectories, various methods have been proposed in the literature to improve machine efficiency, processing quality, and cycle time. In this study, evolutionary methods such as genetic algorithm (GA), artificial bee colony (ABC), particle swarm optimization (PSO), and non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) is used to generate optimal trajectories for CNC machines, aiming to shorten path length, reduce roughness, avoid obstacles, improve machine cycle time. By means of performance comparison studies of these methods, it is shown that NSGA-II is an effective method for solving multi-objective trajectory planning problems. To highlight the success of NSGA-II, Pareto optimality is presented alongside the multi-objective genetic algorithm (MOGA), emphasizing the positive features of the solutions generated by NSGA-II. According to comprehensive analysis results, path optimization studies carried out with NSGA-II achieved reductions of 30% in path length and 7% in machining cycle time. Additionally, a kinematic model of a five-axis CNC machine is created and trajectory planning simulation studies are conducted. Herein, examples are presented using BSpline methods. These studies provide significant advantages in the precise machining of parts with complex geometries. The use of B-Spline methods resulted in smoother and more optimized tool paths, enhancing machining quality and reducing cycle times. Simulation results demonstrate that the proposed methods could significantly improve the performance and efficiency of CNC machines. These findings indicate that curve fitting methods have the potential to provide higher accuracy and productivity in industrial applications.
Benzer Tezler
- Minkowski 3-uzayında helikoidal yüzeyler üzerindeki loksodromlar
Loxodromes on helicoidal surfaces in Minkowski 3-space
MUSTAFA KAYACIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
MatematikBozok ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT BABAARSLAN
- Örtüaltında yetiştirilen bazı hıyar çeşitlerinde gübrelemenin verim ve kalite üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
M. CELALEDDİN CAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
ZiraatAkdeniz ÜniversitesiTarım Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEVFİK AKSOY
- Bayan futbolcularda 8 haftalık hazırlık çalışmalarının bazı biyomotorik ve fizyolojik özellikler üzerine etkisinin araştırılması
The investigation of the effects of eight weeks prepara-tory work on some biomotorical and physiological properties of female soccer players
ARİF İMAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
SporOndokuz Mayıs ÜniversitesiBeden Eğitimi ve Spor Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT ELİÖZ
- Sanayi işletmelerinde üretim kayıplarının muhasebeleştirilmesi ve bir uygulama
Accounting of production losses in industrial businesses and an application
İLYAS YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
İşletmeKırıkkale Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CİHAT KARTAL
- Fikir ve Sanat Eserleri Hukuku açısından imar planları ve plan müellifinin hakları
The rights of zoning plans and plan owner in terms of law on intellectual and artistic works
ELİF CANBOLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
HukukKırıkkale ÜniversitesiÖzel Hukuk Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİN BİLGE