KESİCİ TAKIM AŞINMA DURUMUNUN YAPAY SİNİR AĞI KULLANILARAK BELİRLENMESİ

Transkript

1 KESİCİ TAKIM AŞIMA DURUMUU YAPAY SİİR AĞI KULLAILARAK BELİRLEMESİ Murat SÖMEZ H.Metn ERTUC 2 Chan KARAKUZU 3,3 Eetron ve Habereşe Mühendsğ Böüü Kocae Ünverstes, 4040, Kocae 2 Meatron Mühendsğ Böüü Kocae Ünverstes, 4040, Kocae e-posta: rsonez@ou.edu.tr 2 e-posta: hertunc@ou.edu.tr 3 e-posta: chan@ou.edu.tr Anahtar sözcüer:taı Aşınası, Gözeee ssteer, Yapay snr ağı ABSTRACT In recent past, severa neura networ odes whch epoy cuttng forces for estaton as we as cassfcaton of wear have been deveoped. A portant varaton n ean, RMS, varance, standard devaton cuttng forces can resut n estaton and cassfcaton error. Many too wear condton ontorng technques have been nvestgated usng a varety of sensors ncudng dynaoeters for forces sgna. Severa basc paraeters ncudng varance, RMS, edan, ax and sewness of force bands nputs n order to enhance the accuracy of too wear predcton.. GİRİŞ Bu yüzyıın nc yarısından sonra aat setöründe hızı br eree ouştur. Zaan çersnde bu tenoo ta otoasyona çaışan aet ve aneern uanıası e yüse sevyeere uaşıştır. Meta ese sanaynde en ço uanıan tenerden br de dee şedr. Dee şe sırasında gerçeeşen aşınadan doayı zaan, güç ve ş aybı gerçeeşetedr. Meta ese ve şeendrede önee üzernde duruan br unsur da taı aşınası ve ırıası oayıdır. Taı aşınası, şenen parçanın doğrudan atesn etedğnden on-ne taı aşınasının gözeenes aat sanaynn öne öğeerndendr. Çünü aşına be br zaan sonra ırıaya sebep oatadır. Kesc taıın ırıası, end ayetnden daha ço eono zararar getretedr. Özee ser aat yapan erezerde bu duru, daha vah sonuçar doğuratadır. Aşına, esc taı e ş parçası arasında teas eden yüzeyerde gerçeeşen azee aybı oara tanıanır. Meta ese şeernde taı aşınası, şenen ürünün ya da uanıan taıın üün ayıparıya tanıanır. Bu yüzden, taı aşınası eta ese şeernn açınıaz br sonucudur. Bu aaça taı aşınasında ş parçasının boyutsa ve oası dğer ayıparı yüzünden esc taı aşınasının berenes üzerne anat ve deneyse araştıraar haen deva etetedr []. Kesc taı aşınası, esc taıar üzernden ya da ş parçası üzernden doğrudan veya doayı yodan öçüebr. İaat setöründe üret ayıparını azata, proses durduratan açına çn aşınayı bereede doayı öçü yönteer terch edr[2]. Aşına doğrudan öçü etotarında esc taıdan süre oara öçüebren; doayı öçü etotarında esc taıın aan uana örünü beree çn, aşınaya orantıı oara değşen br paraetrenn öçüesne htyaç vardır[3]. Lteratüre baıdığında, taı aşınasını bereyen uvvet snyaer, ttreş, aust esyon, güç öçüü gb paraetreer uanıatadır[4,9]. Özee dee şe esnasında ese uvvet değerer öçüen dğer paraetreere göre daha hassas verer sunar. Bu yüzden, taı aşınasının gözeenesnde ese uvveternn öçüü öne br yer tutar. Laboratuararda geştren aşınayı gözeee ssteer, çoğu zaan çou sensör uanıara yapıır. Aınan sensör bgerye, yapay zea bazı agortaar uanıara taı ve proses duruu haında daha net bger ede edebr. Son zaanarda yapay snr ağarı (YSA tener çoğu uyguaaarda oduça faza uanıatadır. YSA, otoat öğrene br agorta oduğundan taı duruunu gözeee ssteernn başta geen probeernde oduğu gb ane aynaı çoğu ssteere on-ne eğt e çözü sunabr. Bununa brte teratürde YSA bazı taı

2 duruunu gözeee ssteer çn off-ne ode önerr[5,7]. Bu çaışada, esc taı aşına duruunu beree çn aınan uvvet snyaernn statstse nceer e YSA ode bazı br sınıfandıra yapııştır. 2. YSA MİMARİSİ YSA, byoo snr ağarının ateatse odenden yoa çııara geştrş, ber br öğrene perforansı göstereben bg şee ssteerdr. YSA ar ber grş değererne arşıı geen çıış değerernn eşendresye eğtrer. Günüüzde brço aanda YSA nın uyguaaarına rastaa oasıdır. Özee görüntü tanıa, şaret şee, sste tanıaa ve eğrse denet aanarında YSA nın değş öğrene strateerye başarıya uanıır. Ee aınan br probede, YSA yaaşıı e çözüünde tasarıcıya çeşt seçeneer sunar. İ seçene, öğrene eanzası üzernedr. Lteratürde tp öğrene stratesnden bahsedr. Bunar öğretc öğrene ve öğretcsz öğrenedr. Tasarıda nc seçene ar üzernedr. Vernn aış yönü süre er doğru se bu yapıya er sürüü ağ ode, ağ yapısında ger bdr varsa bu tpte ssteere de ger bdr ağ ode denr. Tasarıın sunduğu dğer seçene öğrene agortasıdır. Br başa seçene se paraetre günceee şenn zaanıdır. Öğretc öğrene yaaşıında, paraetre günceee şe nora çaışa esnasında anı gözeeeden ede eden bg e yapııyorsa buna eşzaanı öğrene denr. Eğer snr ağı önceden berenen br grş çıış eşeştres e gerçeeneye çaışııyorsa buna da zaandan bağısız öğrene denr[6,8]. şevnden geçrere çıış hesapanatadır. ve 2. deneerde buna g gösterer sunuuştur. YSA te yada ço atanı şe eeanarına sahp oup, her atanda nöronarın düzenenes uanıcı tarafından yapıır. Te atanı şe eeanına sahp br ağ çn, sadece neer yada neer oara ayrıaben verer tes edr. Lneer oayan fonsyonar, ço atanı şe eeanına sahp nöron çeren ağarda uyguanabr. S = w u + w u +... w u 2 2 n n θ...dene y = Ψ(S... Dene 2 Her br grşte değş, çıışta be br değşe neden oatadır. Bu değş bereyen bağantı azançarı, topayıcının eş değer e nöron geçş şevnn tpn ouşturatadır. Burada w e gösteren azançar ağırı oara θ değer eş oara ψ şevde nöron geçş şev oara tanııdır. Grş atanında hesapaa oadığından geçş fonsyonu uanıaz. Eş değer, genede + ya da değerne sahp br grşn θ ağırığı e br topaa şe e tanıanır. Geçş şevnn paraetr oası, ağırıarın azandırdığı esneğn ötesnde değş eşeştreern yapıabesn üün ıar. Şe 2. İer sürüü tp br YSA ars Şe. YSA da br nöron ode öronar, snr ağarını ouşturan bast şevere sahp şecerdr. Br nöron üç böüden ouşatadır. Bunar; snapsar, topayıcı ve geçş şevdr. Şe de br nöronun ode gösteretedr. Şeden de anaşıacağı üzere nöron grder snapt bağantıar üzernde ağırıar e çarpıara br topayıcıya uyguanata ve ede eden topa, nöronun geçş İer sürüü snr ağı yapıarı, en gene bçde brbr ardına yereştrş nöronardan ouşan atanara uruabr. Bg grş atanından çıış atanına doğru er besee şende aar. Şe 2 de gösterdğ üzere er sürüü br YSA arsnde grdern uyguandığı atana grş atanı, çıtıarın aındığı atana çıış atanı denr. Bu atanara fzse çevreden erşebr. Grş ve çıış atanarın arasında gz atanar vardır bu atanarda nöronar ssten neer oayan davranışarını yan snr ağının topa

3 davranışında berszğ ouşturur. Gz atan sayısında nöron sayıarında bersz evcuttur. Bu berszğ gderenn te you se denee yanıa yöntedr. Grş düğüer, ağırıı değerere eş değerere eenere gz atana uaşıır. Hata berenen değere adar ağırıar ve eş değerer ayaranara YSA nın eğtes sağanış our. 3. DEEYSEL ÇALIŞMA Kesc taı aşınasını beree üzere aşağıda deney ortaı sağanıştır. Kategor Dern( İeree(/da Devr(dev/d Tabo 2. Deney ese paraetreer Ver topaa artı e aınan PC ortaında uvvet snyaernn statstse değererne baıara, uvvet snyaern tes eden verer ede edştr. Şöye : deney şartarında bahseden ese hızı paraetresne uygun oara 3 ategorye sahp uvvet snyaernn ayrı ayrı statstse değerer (Ortaaa değer, RMS, Varyan, Sewness, ax hesapanıştır. Böyece ver topaa artının 000 örne/sanye e örneeş ço sayıda dataya arşıı şe 5 de gösteren (sağa ve bozu atap ucu çn aınan uvvet snyan tes eden nceer uanıara Şe 3. Deney ortaı Kesc taı aşınasını beree çn, br dnaoetre üzerne yereştrş ş parçası üzernde dee şe esnasında uvvet snyaer topanıştır. Aynı zaanda dnaoetre üzernden aınan uvvet snyaern be br değere yüseten br yüseteç de evcuttur. PCI6024E ver topaa artı uanıara PC ortaına aınan uvvet snyaer, MATLAB ortaında uruan YSA odeernde şenere esc taı aşına duruu berenştr. Burada sözü eden deney ortaında be deney şartarı uyguanıştır. Deney ortaına at fzse şartar e deney paraetreer Tabo ve Tabo 2 de verştr. daha başarıı sonuçar ede edştr. Şe 4. Kuvvetn statstse değerernn değş. Şe 4 ten de anaşıacağı üzere atap ucundan aınan uvvet snyann değş e uvvet tes eden beşenernde değş söz onusudur. Böyece, dee şe boyunca topanan uvvet snyaer e özdeş statstse nceer göz önüne aınara taı aşınası beree hususunda br agorta ura üündür. Paraetre Taı tezgahı Kesc taı Kesc uç İş azees Dnaoetre Özeer V-co dey şe erez Motor gücü: 7.5W Devr sayısı:3500 dev/da İeree hızı:7500 /da BT-40 spnde 8 HSS çe atap uç 80x60x25 der azee Kster 509 A 3E uvvet öçer Tabo. Deney şartarı. Şe5. Kuvvetn zaana değş

4 Kesc taı aşınasını beree üzere yapıan testerde, 6 adet esc taı berten şartarda ş parçası üzerne uyguanış ve dnaoetre aracıığı e uvvet snyaer topanıştır. Tester çeşt ese şartarında yapııştır. Kese uvvet snyaer ese şe boyunca süre aınıştır. Br önce böüde bahseden YSA arsn urabe çn, öncee deney sstenn fzse oara bereneeş transfer fonsyonunu beree üzere sözü eden 6 adet atap ucundan 8 adedn YSA agortasının eğtnde uanıası uygun görüüştür. Böyece uruaca oan sste çn dğer 8 aded se atap uçarının testnde uanıa üzere şe yapııştır. Kuruan öğrene agortası çn ağın grşnde ortaaa değer, RMS, edan değerer e sewness, varans değerernn br veya braçı denenere optu öğrene çn uygun şartarda deneeer yapııştır. Grş ve çıış atanında eean sayısı taaen g probee göre seçştr. Gz atanda eeen sayısı genede denee yanıa youya buunur. Öğrene ağı çn grş atanında 8, gz atanda 4 ve çıış atanında adet nöron yapı buunatadır. Benzer şede test çn geştrş ve taı aşınasını bereede uanıaca oan test agortasında nöron yapısı uanııştır. Kese uvveter snyaerne göre sgot fonsyonuna ayaraa çn 0- arasında değşen noraze değerer uyguanıştır. Kese esnasında topanan snyaer çn, eğt de onarı tes eden değerern seç önedr. Eğt ode çn statstse tener uanıara eğt odeer seçştr. Aynı zaanda, optu çözü sunaca ağ yapısı çn uygun geçş fonsyonarı uanııştır. Grş özeer oara değş paraetre obnasyonarı denenş ve test edere grdern çıtıar üzernde ets nceenştr. = 3. atan grş sayısı oa üzere 3.atan; 3 = 3 ϕ ( y y = our. + b 3 Ağı eğttten sonra buunan optu eğte paraetreer aydedere grş paraetreer ver ües e çıış (taı aşına duruu tahn etete uanıır. Ağın perforansını test ete çn değş grş paraetreer üesye tester yapıış ve 8x4x şende br ağ ars uygun buunuştur. Şe 6. Taı çn YSA test çıışı Burada atan ndser sırasıya, 2, 3 oara aınıştır.hücre çıışarı y ve net hücre grşer se oara seçştr. =. atan grş sayısı oa üzere.atan; = ( ϕ y = x + b = 2. atan grş sayısı oa üzere 2.atan; 2 2 = 2 2 ϕ ( y = y + b 2 Şe 7. Taı 2 çn YSA test çıışı 4. DEEYSEL SOUÇLAR Bu çaışada, br CC anes üzernde be ese şartarı atında yapıan dee şe e taı aşına duruu YSA ode e berenştr. Deneyer esn atap ucu e yuarıda özeer berten ş parçası üzernde deva etştr. Uçar ese şartarı atında

5 ırııncaya adar dee şen gerçeeştrştr. Taı duruunu bereede uanıaca ese uvvet snyaer Fx, Fy ve Fz oa üzere üç esen üzernden öçüüştür. Fz taı duruunu bereyc uvvet oara tayn edş, bu uvvetn statstse değerer YSA grş oara uanııştır. Burada eğte dah eden taıardan, YSA testnde uanıaca ağ paraetreer günceenştr. br YSA ode geştrştr. YSA grder oara ese uvvet snyaernn statstse değerer uanııştır. Taı aşına duruunu göstere üzere YSA çıış oara ( esc taı esn ucu, (0çaışabr şartını, (+ se bozu ucu sgeeştr. Yapıan çaışada, esc taı aşınası, öçüen uvvet snyaerne göre br YSA ode uruara gözenebştr. Teşeür Bu çaışa, Msag 48 no u proe apsaında Tübta ve Kocae Ünverstes Araştıra Fonu tarafından desteenştr. Deneyse şartar ve anar Kpssan şret tarafından sağanıştır. Bu bağada, yazarar bu uruuşara teşeür ve şüranarını sunarar. Ayrıca Yavuz Küçüateş, Se Küçüateş ve Ero Özcan a da deneyde büyü atıarından doayı teşeür ederer. Şe 8. Taı 3 çn YSA test çıışı Taı Taı2 Taı3 Perf ,076 0,9 Perf ,003 0,369 Error,3236 2,504 3,260 Tabo 3. Testte uanıan taıar çn perforans değerer Kesc taı duruunu beree çn eğtde uanıan YSA ode, test yapıa üzere berenen taıara uyguanıştır. Şe 6,7 ve 8 de üç taı çn esc taıarın gerçe ve test duruarı gözeenştr. Graferden de anaşıacağı üzere YSA ı berten gerçe değerere yaın br çıış veretedr. Tabo 3 de teste uanıan taıar çn perforans değerer verştr. Burada perf ve perf değerer gerçe çıış e test çıışı arasında farın brer öçüsüdür. Error değer se topa hata şende tanıanabr. 5. SOUÇ Kesc taıın yer değştre zaanını doğru tespt ete çn taı aşınasının on-ne gözeenebes, ssten gerçeenebrğ ve ate açısından öne arz etetedr. Bu yüzden, br ese proses üzernde taı aşına duruunu gözeee çn dnaoetre e öçüen ese uvvet snyaernn statstse değerern baz aan KAYAKLAR [] Ertunc H.M., Loparo K.A., A Decson Fuson Agort For Too Wear Condton Montorng In Drng, ITERATIOAL JOURAL OF MACHIE TOOLS & MAUFACTURE 4, pp [2] Sağa H., Ünüvar A.,Frezeeede Taı Duruunu İzee İçn Br Gerye Yayına Agortası Kuanıası, 0. ULUSAL MAKİE TEORİSİ Seçu Ün. Konya 200, [3] Sönez M.,Kesc Taı Aşına Duruun Gözeenes, Kocae Ün. Fen Ber Enst. Y.L, 2002 [4] Da E, Da Snr, Sensor Sgnas For Too Wear Montorng In Meta Cuttng Operatons, A Revew Of Methods, ITERATIOAL JOURAL OF MACHIE TOOLS & MAUFACTURE 40 (2000 pp [5] Da D.E, Lster P.M., Leghton.J., eura etwor Soutons To The Too Condton Montorng Probe In Meta Cuttng, MAUFACTURE 37, 997. pp [6] Hayn S.,eura etwors, Macan Coege Pubshng Copany, USA (994 [7] Kuo R.J., Mut-Sensor Integraton For On Lne Too Wear Estaton Through Artfca eura etwors And Fuzzy eura etwor, EGIERIG APPLICATIO OF ARTIFICAL ITELLIGECE, 3, 2000, pp [8] C. Chungchoo, D.San, On-ne Too Wear Estaton In CC Turnng Operatons Usng Fuzzy eura etwor Mode, MAUFACTURE 42, 2002 pp [9] S.K. Choudhury, V.K.Jan, Ch. V.V.Raa Rao, On-ne Montorng Of Too Wear In Turnng Usng A eura etwor, MAUFACTURE 39, 999. pp