Köprülü vinçlerde yük salınımlarının görüntü işleme tabanlı kontrolü
Image processing based control of load sways on overhead cranes
Yazar: UTKU BÜYÜKŞAHİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET SAĞIRLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Köprülü vinç = Bridge crane ; Stewart mekanizması = Stewart mechanism

Özet:
Sanayide rekabetin artması sonucunda verimliliğin artırılması problemi ortaya çıkmış ve zaman kavramı büyük önem kazanmıştır. Bu nedenle hareket eden tüm makine ve makine parçalarında olduğu gibi vinçlerden de mümkün olduğunca hızlı ve seri hareket etmeleri talep edilmeye başlanmıştır. Hızlı hareketler ise, sistemdeki elastikiyet nedeniyle taşıma işlemi esnasında, yükün büyük salınımlar yapmasına neden olmaktadır. Köprülü vinçlerde, çalışma esnasında meydana gelen yük salınımlarının görüntü işleme yöntemiyle azaltılması gelişmeye açıktır ve önemli bir çözüm yöntemi olmaya da adaydır. Uzaysal hareketli cisimleri kontrol etmek amacıyla 6 serbestlik dereceli bir Stewart Platformunun üst kısmına kuvvet sensörü ve bir adet kol eklenerek 6 serbestlik dereceli kumanda koluna çevrilmiştir. Aynı zamanda bir köprülü vinç fiziksel modeli yapılarak bu kumanda koluyla kumanda edilmiş, köprülü vinçteki yükün salınım bilgisi görüntü geri beslemesi ile kumanda koluna aktarılmıştır. Bu sayede kullanıcı, sisteme vermiş olduğu hareket emrinin sonucunu yine aynı kol aracılığıyla hissedebilmiş, sistemi zorlaması muhtemel hareketler konusunda uyarılmıştır. Daha sonrasında matematiksel modelden ve modelin olası hatalarından bağımsız olarak çalışan, hareket komutlarını görüntü işleme programından alan, vinç hareketlerinden dolayı oluşan yük salınımlarını sönümleyen bir kontrolcü tasarlanmıştır. Geliştirilen sistemin uygulanabilirliğini göstermek amacıyla birçok deney ve simülasyonlar yapılmış, farklı kontrolcüler uygulanarak sistem performansı karşılaştırılmıştır. Sistemin çok büyük başarı ile yük salınımlarını sönümleyen hareketler yaptığı tespit edilmiştir.

Abstract:
As the competition increases in industrial production, the problem to increase the efficiency has become of importance and time concept has become imminent. Therefore, faster movement is more and more requested by the industry from cranes as in other machinery. Faster movement in crane systems makes the load to make higher swaying in bound with the elasticity of the whole load system. Anti swaying problem on overhead crane systems are open to be solved by image processing methods and image processing is a good candidate to be a solution to similar swaying problems. To obtain a proper command system to control moving objects, a force sensor and an additional arm is added to the upper of a Stewart Platform with 6 degrees of freedom. A physical model of the overhead crane system is built and the data of the load swaying is transferred to the command system by image feedback. By this method, the user is able to feel the effect and result of the movement command through the same command system and is warned of possible actions which might over force the whole system. Following so, a controller is designed working independently from the mathematical model and its possible errors. Receiving movement commands from the image processing program the model damps the oscillations of the load swaying caused by the movement of the crane. In order to demonstrate the applicability of the model, many experiments and simulations are conducted and different controllers are applied to compare the final system output. The final system damps the oscillations of the load swaying in great success.