Manyetik yastıklamada görüntü işleme ile konumkontrolü
Position control with image processing for magneticallycarrier
Yazar: ENES MAHMUT GÖKER
Danışman: DOÇ. DR. KADİR ERKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Doğrusal motorlar = Linear motors ; Görüntü işleme = Image processing ; Levitasyon = Levitation ; Mıknatıslar = Magnets

Özet:
Günümüzde, gelişen imalat sanayisinde ihtiyaç duyulan temiz odalar için taşıma sistemlerinin önemi gittikçe artmaktadır. Kimyasal alanlar ve ileri teknolojiye sahip olan malzemelerin üretilmesinde ve taşınma esnasında ortamda titreşim, ses, toz gibi partiküllerin olmaması gerekmektedir. Mevcut olan taşıma sistemleri bu konularda yetersiz kalmaktadır. Bu gibi problemlerin çözümü için elektromanyetik kuvvetler kullanılarak taşıyıcının temassız bir şekilde havada askıda kalmasını sağlayan manyetik levitasyon teknolojisi geliştirilmiştir. Bu taşıma sistemleri mekanik temassız bir şekilde çalıştığından, sürtünme ve aktarım mekanizmaları kayıpları olmadığı için hareket halinde yüksek enerji tüketiminin önüne geçilerek enerji verimliliği sağlamaktadır. Ayrıca taşıma işlemlerinde yüksek hassasiyetli hareket kabiliyeti ve konumlama yapılabilmesine olanak sağlanmaktadır. Birden fazla taşıyıcının aynı platformda kullanılması durumunda ise taşıyıcıların yerlerinin tespit edilmesi ve istenilen konumlara gönderilmesi için kamera teknolojisinin kullanılması önem arz etmektedir.

Bu çalışmada konveksiyonel 4 kutuplu taşıyıcı sistem yerine yeni artı tipli 4 kutuplu elektromıktanıs ve sabit mıknatıslı karma yapılı taşıyıcı sistem kullanılmıştır. Konveksiyonel 4 kutuplu taşıyıcı sistemi 4 parçadan oluşurken artı tipli 4 kutuplu taşıyıcı sistem 2 parçadan oluşmaktadır. Doğrusal motor ile birlikte kullanılarak doğrusal hareket temassız bir şekilde sağlanmaktadır.

Taşıcı sistem yapısı gereği kararsızdır, kararsızlığın giderilmesi için aktif kontrolör tasarlanmıştır. Modele dahil edilmeyen ya da doğrusal olmayan karakteristiğin ihmal edilen etkilerinin çalışan sistem üzerinde giderilmesi ve performansında iyileştirilmeler yapılması için farklı kontrolörler tasarlanmış, benzetim çalışmaları ve deneysel çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Taşıyıcı sistemin doğrusal hareketi için hız ve konum kontrolörleri tasarlanmış ve benzetim çalışmaları yapılmıştır. Deneysel sistemde tasarlanan kontrolörler uygulanarak görüntü
işleme ile taşıyıcının konum kontrolü yapılmıştır.

Abstract:
Nowadays, transportation systems are becoming increasingly important for the clean rooms needed in the developing manufacturing industry. There should be no particles such as vibration, sound, dust in the environment during the production and transportation of materials with chemical fields and advanced technology. Existing transport systems are insufficient in these matters. In order to solve such problems, magnetic levitation technology, which allows the carrier to hang in the air without contact, has been developed by using electromagnetic forces. Since these transport systems work without mechanical contact and there is no loss of friction and transmission mechanisms, they provide energy efficiency by preventing high energy consumption in motion. In addition, high-precision
mobility and positioning are possible in transportation processes. If more than one carrier is used on the same platform, it is important to use camera technology to detect the carriers and send them to the desired locations.

In this study, instead of the convectional 4-pole carrier system, a new cross-type
4-pole electromagnet and permanent magnet hybrid carrier system is used. While
the convectional 4-pole carrier system consists of 4 parts, the plus-type 4-pole
carrier system consists of 2 parts. By using it with linear motor, linear motion is
provided without contact.

The carrier system is inherently unstable, and an active controller is designed to eliminate the instability. Different controllers have been designed, simulation studies and experimental studies have been carried out in order to eliminate the neglected effects of nonlinear characteristics that are not included in the model on the operating system and to improve its performance. For the linear motion of the carrier system, velocity and position controllers were designed and simulation studies were carried out. By applying the controllers designed in the experimental system, the position of the carrier was controlled by image processing.