پايش بي‌درنگ فرآيند مدل‌سازي رسوب‌نشاني ذوبي با استفاده از پردازش تصوير و بهبود كيفيت ساخت با بهره‌گيري از يادگيري ماشين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كامپيوتر

كارشناسي ارشد

امروزه، فرآيند ساخت به شيوه‌ي افزودني كه به عنوان چاپ سه‌بعدي نيز شناخته مي‌شود، نقش عمده‌اي را در صنايع، بهداشت‌ودرمان، هوانوردي و طيف گسترده‌اي از حوزه‌هاي ديگر، ايفا مي‌نمايد. توانايي نمونه‌سازي سريع و توليد محصولات با هندسه‌هاي خاص، از مزاياي اصلي اين فناوري محسوب مي‌گردند كه سبب محبوبيت آن نيز شده‌اند. البته، ميزان بازده و همچنين دقت عملكرد دستگاه‌هاي ساخت به شيوه‌ي افزودني، همواره از اهميت بالايي برخوردار بوده و ارتباط مستقيمي با كيفيت محصول ايجاد شده، زمان ساخت و همچنين انرژي و مواد مصرفي را دارا مي‌باشند. هنگامي‌كه در اين فرآيند از روش‌هاي برخط به منظور نظارت بر كيفيت محصول ساخته شده استفاده نگردد، وجود ايراد در پروسه‌ي ساخت تا پايان فرآيند مشخص نخواهد شد كه اين سبب مي‌گردد تا محصول نهايي به‌ دست ‌آمده نتواند مورد استفاده قرار گرفته و زمان و هزينه‌ي صرف شده به هدر ‌رود. همچنين به علت زمان طولاني فرآيند، امكان نظارت انساني در طول پروسه‌ي ساخت، وجود نخواهد داشت. از اين رو، تاكنون شيوه‌هاي نظارت خودكار بر فرآيندهاي ساخت به شيوه‌ي افزودني به منظور اطمينان از كيفيت محصولات در حال ساخت، توسط پژوهشگران ارائه شده است. با اين حال، اكثر شيوه‌هاي ارائه شده، تنها قادر به شناسايي حالت‌هاي داراي ايراد و متوقف‌سازي فرآيند به منظور جلوگيري از اتلاف زمان و منابع مصرفي هستند. همچنين پژوهش‌هاي بسيار اندكي به منظور تسكين عوامل ايجاد كننده‌ي ايرادها و افزايش بازده فرآيند ساخت، انجام شده است. در اين پايان‌نامه، يك سيستم نظارت برخط در فرآيند مدل‌سازي رسوب‌نشاني ذوبي طراحي شده است. بخش ابتدايي سيستم نظارت پيشنهادي، با بهره‌گيري از پردازش تصاوير، كيفيت لايه‌هاي ايجاد شده توسط اين فرآيند را پايش نموده و با تحليل بافت لايه‌هاي ايجاد شده، ويژگي‌هاي مناسب را استخراج كرده و لايه‌هاي سالم و داراي ايراد را تفكيك مي‌نمايد. به عبارتي، ويژگي‌هاي به‌ دست ‌آمده به عنوان ورودي براي الگوريتم يادگيري ماشين براي محاسبه‌ي دقت روش پردازشي در تعيين لايه‌هاي سالم و داراي ايراد، مورد استفاده قرار مي‌گيرند و طبقه‌اي كه داده‌هاي ورودي به آن تعلق دارند، تعيين مي‌شود. سپس، نوع ايرادها بر اساس بيرون‌ريزي بيشتر از حد مطلوب وكمتر از حد مطلوب تعيين مي‌گردند. در نهايت، كنترل‌كننده‌ي حلقه بسته‌اي كه از اطلاعات به ‌دست‌ آمده استفاده مي‌نمايد، دستورهاي تصحيح را بر اساس نتيجه‌ي پردازش حاصل شده براي تنظيم پارامترهاي سيستم و كاهش تأثير عوامل ايجاد كننده‌ي ايراد، صادر مي‌نمايد. در نتيجه، كيفيت لايه‌هاي ايجاد شده در پروسه‌ي مدل‌سازي رسوب‌نشاني ذوبي بهبود يافته و بازده فرآيند افزايش مي‌يابد. مقايسه‌ي نتايج روش پيشنهادي با نتايج گزارش شده در پژوهش‌هاي پيشين، حاكي از برتري روش پيشنهادي بر اساس معيار‌هاي كمي و نيز كيفي مي‌باشد. در بخش دوم، به منظور شناسايي هرگونه انحراف هندسي ايجاد شده، سيستم نظارت بي‌درنگ مبتني بر بينايي كامپيوتر ارائه مي‌شود. سيستم پيشنهادي از طريق دريافت و تراز نمودن نقاط ابري اكتسابي توسط دو دوربين سه‌بعدي از قطعه‌ي در حال ساخت، يك مدل سه‌بعدي با دقت بالا را ايجاد مي‌نمايد. سپس مدل ايجاد شده با مدل طراحي شده به كمك رايانه، مورد مقايسه قرار گرفته و در صورت وجود ايراد‌ هندسي، محل داراي انحراف هندسي به سرعت شناسايي شده و دستورهاي تصحيح متناظر به صورت بي‌درنگ، ايجاد شده و به كنترل‌كننده‌ي چاپگر سه‌بعدي ارسال مي‌شوند. همچنين، تمامي مراحل به صورت خودكار و بي‌درنگ، انجام مي‌شوند. نتايج به دست آمده در اين بخش، بهبودهاي قابل توجهي را نسبت به پژوهش‌هاي پيشين، در زمينه‌ي افزايش اطمينان فرآيند مدل‌سازي رسوب نشاني ذوبي نشان مي‌دهند.

212693

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

رسول اميرفتاحي، نادر كريمي

امير خورسندي