FPGA ile Kaynak Robotunun Adaptif Kontrolü

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.