Kartezyen otomasyon robotları için kaynak izi takip sensörünün geliştirilmesi
Development of seam tracking sensor for cartesianautomation robots
- Tez No: 967217
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN GÖKHAN ADAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Günümüzde endüstriyel üretim süreçlerinin otomasyonu, teknolojik gelişmelere paralel olarak hızla yaygınlaşmakta ve daha önce manuel olarak gerçekleştirilen birçok işlem artık robotik sistemler aracılığıyla yürütülmektedir. Bu dönüşümün en belirgin örneklerinden biri kaynak prosesidir. Robotik kaynak sistemleri, insan sağlığına zararlı olabilecek toz, gaz, yoğun ultraviyole ışınım ve yüksek sıcaklık gibi olumsuz çevresel etkilere maruz kalmaksızın 7 gün 24 saat kesintisiz çalışabilme özelliği sayesinde üretim hatlarında yaygın olarak tercih edilmektedir. Bu sayede yalnızca üretim hızı ve verimliliği artırılmakla kalmamakta, aynı zamanda kaynak operatörlerinin sağlık riski de önemli ölçüde azaltılmaktadır. Ancak her kaynak uygulamasının doğrudan robotik otomasyona entegre edilebilmesi mümkün değildir. Konvansiyonel robot sistemleri, önceden programlanmış sabit rotalar üzerinden hareket ederek kaynak işlemini gerçekleştirmektedir. Fakat üretim toleranslarının düşük olduğu durumlarda veya kaynak işlemi sırasında ortaya çıkan yüksek ısı nedeniyle eriyik metalin ani soğumaya bağlı olarak çekme yapması sonucu parçanın şekilsel olarak deformasyona uğraması, kaynak kanalında konum sapmalarına neden olmaktadır. Bu tür sapmalar, kaynak kalitesini doğrudan etkileyebileceğinden, kaynak torcunun dikiş hattını dinamik olarak takip edebilmesi için kaynak izi takip sensörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, kartezyen otomasyon robotlarına entegre edilebilecek, kaynak torcunu ±0,1 mm hassasiyetle kaynak kanalında konumlandırabilen, hem mat hem de parlak yüzeyli malzemelerde güvenilir şekilde çalışabilen lazer tabanlı bir kaynak izi takip sensörü geliştirilmesi hedeflenmektedir. Sensörün mekanik tasarımı; kaynak esnasında oluşan yüksek sıcaklık, ışık parlaması, çapak ve duman gibi dış etkenlerden en az düzeyde etkilenmesini sağlayacak şekilde yapılandırılacaktır. Görüntüde bozulmaya yol açan bu gürültüler, geleneksel görüntü işleme teknikleri ve yapay zekâ tabanlı yaklaşımlar ile filtrelenecek; farklı yüzey özelliklerine sahip malzemeler için özelleştirilmiş filtreleme algoritmaları geliştirilecektir. Sensör, iş parçasına projekte edilen çizgi lazerin yüzeyde oluşturduğu profil kırılımlarını analiz ederek kaynak kanalının geometrik yapısını çıkaracaktır. Bu profil verisi, lazer, kaynak noktası ve kamera arasındaki geometrinin lazer üçgenleme metodu ile çözülmesi ve kartezyen robot sisteminden alınan konum verisiyle entegre edilmesiyle kaynak noktasının üç boyutlu koordinatları hesaplanacaktır. Bu veriler doğrultusunda geliştirilecek kaynak torcunun konum kontrol algoritması, robotun gerçek zamanlı olarak kaynak izi üzerinde hassas şekilde yönlendirilmesini sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
In today's industrial manufacturing processes, automation is rapidly expanding in parallel with technological advancements, and many tasks that were previously performed manually are now carried out through robotic systems. One of the most prominent examples of this transformation is the welding process. Robotic welding systems are widely adopted in production lines due to their ability to operate continuously, 24 hours a day and 7 days a week, without being exposed to harmful environmental conditions such as toxic fumes, ultraviolet radiation, and elevated temperatures. In addition to improving productivity and efficiency, such systems significantly reduce health risks for human operators. Nevertheless, not every welding application can be directly integrated into robotic automation. Conventional robotic systems generally operate along pre-programmed paths, which makes them vulnerable to deviations arising from thermal deformation of the workpiece, shrinkage of molten metal during rapid solidification, or insufficient production tolerances. These positional deviations directly affect weld quality and therefore necessitate the use of seam tracking sensors that enable the welding torch to dynamically follow the actual joint path. Within the scope of this thesis, a laser-based seam tracking sensor is developed for integration into Cartesian automation robots. The proposed sensor is capable of positioning the welding torch along the seam with a precision of ±0.1 mm and operates reliably on both matte and highly reflective metallic surfaces. The mechanical design of the sensor is configured to remain minimally affected by adverse conditions during welding, such as elevated temperature, arc light, spatter, and fumes. Distortions in visual data caused by these interferences are addressed through a hybrid approach that combines traditional image processing techniques with artificial intelligence–based filtering methods, with customized algorithms tailored for different surface properties. The sensor extracts the geometrical profile of the weld seam by analyzing the deformations of a projected laser line on the workpiece surface. This profile data is processed using the laser triangulation method, and by fusing it with position feedback from the Cartesian robotic system, the three-dimensional coordinates of the weld path are determined. Based on this information, a novel position control algorithm is implemented to guide the robotic torch in real time, enabling accurate seam tracking and consistent weld quality.
Benzer Tezler
- Real–time target tracking and following with ur5 collaborative robot arm
Gerçek zamanlı hedef takibi ve ur5 işbirlikçi robot kolu ile izlenmesi
BURAK TEKE
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN KUMBASAR
- Endüstride kaynak robotları (proseslerin incelenmesi ve geliştirilmesi)
Welding robots at industry (process inspection and development)
KÜRŞAD SEZAİ TÜRKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik MühendisliğiGedik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERTAN ÖCALAN
- Gaz altı kaynağı yapabilen üç uzuvlu kartezyen robot kol tasarımı
Design of the three linked cartesian robot arm used for gas metal arc welding
SELAMİ ÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEMİHA BULUT
- Düzlemsel harekette nesne ile kartezyen robot kolu arasındaki temas kuvvetlerinin kontrolü
Handling interaction forces between an object and cartesian robot arm in planar motion
AHMET EMRE ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. ARİF ADLI
- Otomotiv tesislerinde kartezyen robotların kullanıldığı boya proseslerinin iyileştirilmesi
Improvement of paint processes where cartesian robots used in automotive facilities
ORUÇ AKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AKBULUT