Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen altı eksenli robot kol ile ürünlerin görüntü işleme ve yapay zeka tabanlı tasniflenmesi
Image processing and ai-based classification of products with six-axis robot arm manufactured by additive manufacturing method
Yazar: ZEKERİYA KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR AKSOY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ KORAY ÖZSOY
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Esnek robot kolu = Flexible robot arm ; Sayısal görüntü işleme = Digital image processing

Özet:
Bu tez çalışmasında, 5+1 serbestlik derecesine sahip bir robot kolunun belirli bir konumdaki ve belirli biçimdeki bir objeyi tespit edip buna göre kontrol sağlaması amaçlanmıştır. Çalışılan teorik ve algoritmik yapının gerçek ve simülasyon uygulamalarında kullanılması hedeflenmiştir. Robot kolun uygulamasında gerçek zamanlı ve akıllı uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Tasarım çalışmamızda altı adet step motor kullanılarak robot kol kontrolü gerekli hesaplamalar yapılarak yapılmıştır. Robota gideceği konumu alacağı objeyi bilme yeteneği görüntü işleme teknolojisiyle kazandırılmıştır. Öncelikle robot kol tasarım programlarıyla tasarlanmıştır. Tasarlanan robot kol eklemeli imalat yöntemiyle PLA malzemesi kullanılarak imal edilmiştir. Tasarlanan robot kola uygun motor ve programlama kartı olan programlanabilir mantık denetleyici (PLC) uygulanmıştır. PLC'ye ara yüz yazılımı ile altı eksen programlanmıştır. Robot kolun uzuv uzunlukları ve eksen hareketlerine göre D-H tablosu hesaplanmıştır. Her bir eksen için dönüşüm matrisleri elde edilip ileri ve ters kinematik hesaplamaları yapılmıştır. Çalışmada nesnelerin tespiti ve ağırlık merkezleri hesaplamak için görüntü işleme, görüntülerdeki arka planları silmek için ise U2-Net yapay teknikleri kullanılmıştır. Elde edilen RGB görüntüler üzerinde arka plan silmek için ve nesnelerin renge göre tespit edebilmek için renk uzayları HSV renk uzayına dönüştürülmüştür. Çalışma sonucunda parçaları üretilen ve yazılımı kodlanan robot kol 5+1 serbestlik dereceli eksende hareket edebilmektedir. Bunun yanında görüntü işleme teknikleri ile cisimleri rengini ayırt edip belirli noktalardaki konumlara hareketlenmektedir.

Abstract:
In this thesis, it is aimed that a robot arm with 5+1 degrees of freedom can detect an object in a certain position and shape and provide control accordingly. It is aimed to use the studied theoretical and algorithmic structure in real and simulation applications. Real-time and smart applications have been realized in the application of the robot arm. In our design study, the robot arm control was made by using six stepper motors by making the necessary calculations. The ability of the robot to know the object to which it will go, where it will go, has been gained by image processing technology. First of all, it was designed with robot arm design programs. The designed robot arm was manufactured using PLA material with the additive manufacturing method. A programmable logic controller (PLC), which has a suitable motor and programming card, has been applied to the designed robot arm. Six axes are programmed to the PLC with the interface software. D-H table was calculated according to the limb lengths and axis movements of the robot arm. Transformation matrices were obtained for each axis and forward and inverse kinematics calculations were made. In the study, image processing was used to detect objects and calculate centroids, and U2-Net artificial techniques were used to erase the backgrounds in the images. Color spaces have been converted to HSV color space in order to remove the background on the obtained RGB images and to detect objects by color. As a result of the study, the robot arm, whose parts are produced and whose software is coded, can move on an axis with 5+1 degrees of freedom. In addition, image processing techniques distinguish the color of objects and move to positions at certain points.