Çok Yönlü ve Tekrar Yapılandırılabilir Mikro Montaj İş İstasyonu



Benzer belgeler
Teknik Özellik Listesi

Teknik Katalog [Kızılötesi Termometre]

IDC Savunma Sanayii. Antikor tabanlı tanımlama sistemleri birçok üstün özellikler sahiptir. Yüksek hassasiyette ve kısa sürede hızlı sonuç üretme.

KÜRESEL MOTOR TABANLI GÜVENLİK OTOMASYONU

5.63. YÜK KONTROLLÜ ASANSÖR ROBOT TASARIMI

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ AKADEMİK ÖZGEÇMİŞ FORMU

ENDÜSTRİYEL GÖRÜNTÜ İŞLEME. atel sistem

Karşınızda AutoDome Easy Küçük ve orta ölçekli uygulamalar için mükemmel çözüm

MIC 550 Serisi Sağlam, dış mekan hareketli pan-tilt-zoom kamera

MIC400 Sualtı PTZ Kamera

Dairesel Olarak Hareket Eden Dinamik Bir Lineer Motor

Musa DEMİRCİ. KTO Karatay Üniversitesi. Konya

YOĞUN GÖRÜNTÜ EŞLEME ALGORİTMALARI İLE ÜRETİLEN YÜKSEK ÇÖZÜNÜRLÜKLÜ SAYISAL YÜZEY MODELİ ÜRETİMİNDE KALİTE DEĞERLENDİRME VE DOĞRULUK ANALİZİ

Security Geçiş Sistemleri. Döner. Kayar Kapılar. Hastane Kapıları. 90 Derece. Kapılar. Kapılar. Otomatik 90 Açılır Kapı

POSITION DETERMINATION BY USING IMAGE PROCESSING METHOD IN INVERTED PENDULUM

Dijital Kaynak Oluşturma ve Sunum Çözümleri; Zeutschel, Qidenus Tarayıcı ve Hizmet Portalı. ANKOSLink 2014, Nisan.

PR Kasım 2009 Yazılım, PC-tabanlı kontrol Sayfa 1 / 5

FOTOGRAMETRİ DAİRESİ BAŞKANLIĞI FAALIYETLERI

Yrd. Doç. Dr. A. Burak İNNER

2. MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BİRİMİ LABORATUARLARI Metalografi ve Mikrosertlik Laboratuarı Alet Listesi. Struers Labotom-3 Numune Kesme Makinesi

Uygulamalar. Mekanik CAD(Bilgisayar Destekli Tasarım) Sanal Ortamlar. 3D Animasyon D Kullanıcı Arayüzleri ve Arttırılmış Gerçeklik

GÖRÜNTÜ TABANLI ALGILAMA İLE QUADROTORUN HAREKETLİ BİR CİSMİ TAKİBİ

SU KALITE SİSTEMİ. Türkiye Halk Sağlığı Kurumu

Nr.494, Neslihan Sargut +90 (212 )

DİJİTAL MEME TOMOSENTEZİ. Gerçek sezgiyi yakalamak için zorluğu göğüsle

Sponsorlar için detaylı bilgi, ekte sunulan Sponsor Başvuru Dosyası nda yer almaktadır.

Öğr. Gör. Hakan YÜKSEL SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ. Akademik Bilişim

SBE16 / Akıllı Metropoller Ekim 2016 / İSTANBUL

Bulanık Mantık Tabanlı Uçak Modeli Tespiti

ÜRÜN BROŞÜRÜ SF. Atölye Ortamı Koordinat Ölçüm Cihazı

Teknik Katalog [Termal Kamera]

MASA ÜSTÜ 3 EKSEN CNC DÜZ DİŞLİ AÇMA TEZGAHI TASARIMI ve PROTOTİP İMALATI

Elena Battini SÖNMEZ Önder ÖZBEK N. Özge ÖZBEK. 2 Şubat 2007

SİNYAL TEMELLERİ İÇİN BİR YAZILIMSAL EĞİTİM ARACI TASARIMI A SOFTWARE EDUCATIONAL MATERIAL ON SIGNAL FUNDAMENTALS

TÜBİTAK 2209-A ÜNİVERSİTE ÖĞRENCİLERİ YURT İÇİ ARAŞTIRMA PROJELERİ DESTEK PROGRAMI ENDÜSTRİYEL ROBOT KOL KARABÜK ÜNİVERSİTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ

Yenilikleri; Edgecam 2011 R2. Programın Yardım kısmında (Help) What s New bölümü eklendi

1. Giriş. 2. Dört Rotorlu Hava Aracı Dinamiği 3. Kontrolör Tasarımı 4. Deneyler ve Sonuçları. 5. Sonuç

Teknik Katalog [Test Standı]

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

Sayın İlgili, Sponsorlar için detaylı bilgi, ekte sunulan Sponsor Başvuru Dosyası nda yer almaktadır.

CNC KOORDİNAT ÖLÇÜM CİHAZLARI

SEA CHROME ELEKTRONİK RENK AYIKLAMA TAŞIMA KURUTMA TOHUM İŞLEME ELEKTRONİK RENK AYIKLAMA DEPOLAMA ANAHTAR TESLİMİ

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

MEDİKAL LAMBALAR. En zorlu tedavilere ışık tutuyoruz. Birlikte daha iyiyiz. MEDİKAL LAMBALAR

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 2018/2019 GYY BİTİRME ÇALIŞMASI ÖNERİ FORMU. (Doç.Dr. M.

IDC101 Bağlantı Şeması

Hareketli. Sistem. Sistemleri. Hareketli. Sistemi

İZLEME VE KAYIT YAZILIMI

WDW 600 KN Computer Control Elektronik Universal Tensile Testing Machine

CCD KAMERA KULLANARAK SAYISAL GÖRÜNTÜ İŞLEME YOLUYLA GERÇEK ZAMANLI GÜVENLİK UYGULAMASI

VESTEL VIDEOWALL, İHTİYACINIZA GÖRE ŞEKİLLENEN LED EKRAN TEKNOLOJİSİ

ÜÇ BOYUTLU ÖLÇÜM VE ANALİZ SİSTEMİ.

Üç Boyutlu Grafik Teknolojilerinin Mobil Öğrenme Alanı ile Bütünleştirilmesi

ÜRETİM HATTINDA MİL ŞEKLİNDEKİ PARÇALAR İÇİN MAKSİMUM HASSASLIK. MAHR'DAN MİL METROLOJİSİ

TESTBOX Serisi Cihazlar ile Tarihi Bir Yapıda Kablosuz Yapısal Sağlık Takibi

Teknik Katalog [Spektrometre]

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM HAFTA 6 COSMOSWORKS İLE ANALİZ

XIX. Türkiye de Internet Konferansı (inet-tr 14) BULUT BİLİŞİM GÜVENLİĞİ HOMOMORFİK ŞİFRELEME Kasım, 2014, Yaşar Üniversitesi İÇİN

Uludağ Üniversitesi Mikroskopi Çalıştayı. 9 Aralık Optik Bilgisi ve Mikroskop

VİDEO ÖLÇÜM CİHAZI CNC

ESİS Projesi. Kaynaklar Bakanlığı

BAÇ MÜHENDİSLİK. HIDROLIK STEWART PLATFORMU. Lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit

Samesor PreFab Advanced. Samesor Oy.

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

İŞLETİM SİSTEMİ KATMANLARI (Çekirdek, kabuk ve diğer temel kavramlar) Bir işletim sisteminin yazılım tasarımında ele alınması gereken iki önemli konu

AKILLI KAVŞAK YÖNETİM SİSTEMİ

Sakarya Üniversitesi - Bilgisayar Mühendisliği

MIC 500 Serisi Sağlam, dış mekanda kullanım amaçlı pan-tilt-zoom kamera

5 İki Boyutlu Algılayıcılar

DC Beslemeli Raylı Ulaşım Sistemlerinin Simülasyonu

compact smile Profesyonel takım ayarlama ve ölçümü konusunda olmazsa olmaz mini cihaz

UTS TRIBOMETER T10/20 TURQUOISE 2.0

Teknik Katalog [Çekim Gücü Test Cihazı]

CELAL BAYAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KONTROL VE OTOMASYON LABORATUVARI

LABORATUVAR HİZMETLERİ

Tasarlanan Düzlemsel Paralel Esnek Bağlantılı Mekanizmanın Kayan Kipli Kontrolü

Yazan: Miroslav Djuric

Dijital (Sayısal) Fotogrametri

Zırhlı Araçlara Yönelik Termal Silah Nişangahları.

MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ YÜKSEK LİSANS PROGRAMI

ABSOLUTE ROTARY ENKODER Tek Turlu Absolute Enkoder, Manyetik Ölçüm GENEL ÖZELLİKLER

Sistem Temel. Genel Fonksiyonlar. Sistemleri. Tam Adaptif Trafik Kontrol Sistemi ( j\iti'1)

PLC (Programlanabilir Kontrol Cihazı) TABANLI SİSTEMLERİN İNTERNET ÜZERİNDEN İZLENMESİ

Bulanık Mantık Hız Kontrolü Destekli Distance Transform Yol Planlama

Elektronik Denetleme Sistemleri

Ekin SPOTTER Dünyanın İlk ve Tek Tamamen Modüler Akıllı Şehir Mobilyası

ROBOT OTOMASYONU SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KALIPÇILIK TEKNİĞİ DERS NOTU. Doç.Dr. Akın Oğuz KAPTI

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM AUTOCAD DERSİ. 1. HAFTA Öğr. Gör. Serkan ÖREN

Doç. Dr. Harun KESENKAŞ Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

Yazılım Mühendisliği 1

Ekin RED EAGLE (OS) GÜVENLİ ŞEHİR TEKNOLOJİLERİ YÖNETİM SİSTEMİ

Ekin RED EAGLE (OS) GÜVENLİ ŞEHİR TEKNOLOJİLERİ YÖNETİM SİSTEMİ

MTS100 Serisi Taretli Mikroskoplar

BESMAK MARKA BCO 113 SERİSİ TAM OTOMATİK BİLGİSAYAR KONTROLLÜ HİDROLİK BETON TEST PRESİ VE EĞİLME TEST SİSTEMİ

Hızlı, Kolay ve Ekonomik Dijital Panoramik X-ray Cihazı

H1 - Otomatik Kontrol Kavramı ve Örnek Devreler. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

Yürüyen Piezoelektrik Motorların Sürülmesi

HİKAYEMİZ. RobCell Robotik Mekatronik Mühendislik Teknolojileri A.Ş

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ

Manuel Sistem Ürün Kataloğu A 1. diapro.com.tr

Transkript:

Çok Yönlü ve Tekrar Yapılandırılabilir Mikro Montaj İş İstasyonu Emrah Deniz Kunt 1, Ahmet Teoman Naskali 2, Kazım Çakır 3, Asif Sabanovic 4, Ebubekir Yüksel 5 1,2,3,4 Mekatronik Mühendisliği Sabancı Üniversitesi, İstanbul {edkunt 1,teoman 2 }@su.sabanciuniv.edu {kcakir 3,asif 4 }@sabanciuniv.edu 5 Çevre Mühendisliği Bölümü Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Kocaeli yuksel@gyte.edu.tr Özetçe Bu makalede, mikro montaj ve mikro manipülasyon süreçlerindeki sorunların incelenmesi amacıyla bir araştırma aracı olarak tasarlanan ve geliştirilen çok yönlü ve tekrar yapılandırılabilir mikro montaj iş istasyonu ve yine aynı grup tarafından geliştirilen bir önceki sistem üzerinde mekanik ve denetim yapıları açısından yapılan geliştirmeler sunulmaktadır. Bu geliştirmeler; (i) daha karmaşık montaj ve manipülasyon işlemlerinin gerçekleştirilebilmesi için ek bir manipülatör modülünün eklenmesi, (ii) sistemi daha yetenekli kılabilmek için görü sistemi ve numune taşıyıcı platformlarına ek hareket serbestlik derecesi eklenmesi (iii) mikro dünyanın görüntülenmesi ve montajı yapılacak veya manipüle edilecek parçaların konum ve yönelimlerinin belirlenebilmesi amacıyla görü sistemi olarak yeni bir optik mikroskobun eklenmesi (iv) daha fazla serbestlik derecesinin denetimini sağlayabilmek amacıyla varolan sistemin daha modüler bir denetim sistemi donanımı ile değiştirilmesi gibi unsurları içermektedir. Ayrıca sistemde kumandalı, yarı otomatik ve görü bazlı yöntemler aracılığı ile tamamen otomatik çalışma modlarında yapılan deney sonuçları da sunulmaktadır. 1. Giriş Mikrosistem üretim teknolojilerindeki gelişmeler ve ürünlerin mikron seciyelerine minyatürleştirmeleri sonucunda karmaşık melez mikrosistemlerin oluşturulabilmesi amacıyla montaj sürecine büyük bir ihtiyaç duyulmaktadır. Manipüle edilecek parçaların boyutlarının küçük olması, yüksek hassasiyet gereksinimi ve bu alanda mikro dünyaya özgü birtakım sorunların hala çözümlenmemiş olması nedeniyle, değişik üretim teknolojileri kullanılarak üretilmiş farklı malzeme özelliklerine sahip mikro bileşenlerin tümleştirilmesi hala çözülmesi gereken önemli bir sorundur. Montaj süreci gereksinimi, farklı özelliklere sahip parçaları almak, yöneltmek, hareket ettirmek ve bırakmak gibi işlemleri düzgün bir şekilde yerine getirebilecek esnek, modüler ve hassas mekanizmalar gerektirmektedir. Bir ürün bünyesinde farklı işlevler farklı malzeme gereksinimine ihtiyaç duyulmasına yol açmakta ve bu da montaj işlemini ürün oluşturma sürecinde kaçınılmaz kılmaktadır. Mikro montaj sistemleri geliştirmeye yönelik birçok araştırma yürütülmüş ve halen de yürütülmektedir. Bu bağlamda, [1] [2] ve [3] te montaj işlemleri otomatik olarak kontrol edilen mikro robotlar tarafından gerçekleştirilen, esnek mikro robot tabanlı masa üstü mikro montaj istasyonları sunulmuştur. [5] ve [6] da sunulan 5 serbestlik dereceli manipülatör sistemi üzerine geliştirmeleri içeren 3 boyutlu MEMS mikroyapıların montajında kullanılmak üzere 6 serbestlik dereceli robotik manipülatör [4] te sunulmuştur. [7] de aynı 6 serbestlik dereceli robotik sistem kullanılarak MEMS aygıtların görü tabanlı geri besleme denetim sistemi kullanılarak mikro montaj otomasyonu sunulmuştur. [8] de biyo-mikro robotların otomatik montajının gerçekleştirildiği 4 serbestlik dereceli taban ünitesi, 2 serbestlik dereceli üst ünite ve aydınlatma kubbesiyle birlikte CCD kameralı 3 mikroskopun kullanıldığı bir mikro montaj sistemi sunulmuştur. [9] da stereo mikroskop görü sistemi altında farklı çeşitlerde mikro uç takımları kullanılarak çoklu manipülatör işbirliği ile gerçekleştirilen mikro montaj görevleri tanıtılmıştır. Bu makalede, mikro bileşenlerin manipülasyonu ve montajı için çok yönlü ve yeniden yapılandırılabilir bir denetleme ve manipülasyon sistemi önerilmektedir. Daha önce mikro manipülasyon ve montaj işlemleri için tek manipülatörlü bir sistem [10] da sunulmuştur. Bu sistem üzerinde gerçekleştirilen deneyler ve çalışmalar, görevlerin işbirliği içerisinde gerçekleştirilebilmesi için ek bir manipülatör sistemi, numune tablası için ek bir dönel hareket ekseni, varolan denetleyici donanımının daha çok sayıda eksen denetimine olanak sağlayacak modüler bir sistemle değiştirilmesi ve odaklama, büyütme işlemlerinin otomatik olarak kontrol edilmesine olanak sağlayacak yeni bir optik mikroskop gibi unsurların gereksinimini doğurmuş ve yeni sistemde bu değişiklikler gerçekleştirilmiştir. Görü sistemi ayrıca değişken büyütme olanağı sağlayan detaylı bir görüntü ve ortamın geniş çaplı görüntülenmesi amacıyla global bir görüntü sağlayacak şekilde düzenlenmiştir. Önceki sisteme ek olarak gerçekleştirilen bu iyileştirmeler ile sistem daha karmaşık montaj ve manipülasyon işlemlerini gerçekleştirebilmeye uyumlu hale getirilmiştir.

2. Mikro Montaj İş İstasyonu İş istasyonunun genel işlevsel yapısı Şekil 1 de gösterilmiştir. Geliştirilen sistem herbir manipülatör sistemine eklenebilen uç takımlarının değiştirilebilir olmasına olanak sağlaması nedeniyle geniş çapta değişiklik gösteren görevlerin gerçekleştirilebilmesi için bir ortam (konumlandırma ve görüntüleme) sağlamaktadır. Sistem manipülasyon bazında 9 serbestlik derecesine ve görü sisteminde de 3 serbestlik derecesine sahiptir. Sistem eklenecek takım uçlarının çeşidine göre sistemdeki toplam serbestlik derecesi artı yönde değişim gösterebilmektedir. değişimli olarak kullanılabilmektedir. Mikrotutucular, problar ve diğer manipülasyon uçları seçeneklerden bazılarını oluşturmakta ve bunların sisteme bütünleştirilmesi için gerekli fikstürler de tasarlanmıştır. Çevre titreşimlerinden etkilenmemesi için bütün sistem etkin titreşim sönümlendirme masası üzerine yerleştirilmiştir. Sistem Şekil 2 de gösterilmiştir. Şekil 2: İş İstasyonu. Şekil 1: Sistem İşlevsel Yapısı. 2.1. Manipülasyon Sistemi Manipülasyon sistemi 3 hareket serbestliğine sahip iki adet takım tutuculu mikro manipülasyon sisteminden oluşmaktadır. Herbir manipülatör kartezyen xyz şeklinde düzenlenmiş nanometre tasarım çözünürlüğünde 3 doğrusal hareket platformundan oluşmaktadır. [10] da sunulan sistem mikro montaj istasyonunun ilkörneğini oluşturmakta ve kaba ve hassas hareket platformlarından oluşturulmuş tek bir manipülatör sistemi içermekteydi. Sistemde kullanılan doğrusal hareket platformlarının yeterli hassasiyeti ve hareket menzilini sağlaması nedeniyle bu düzenleme değiştirilmiştir. İşbirlikçi hareket sağlanarak daha karmaşık montaj ve manipülasyon işlemlerinin gerçekleştirilebilmesi için aynı yapıya sahip ikinci bir manipülatör sistemi iş istasyonuna eklenmiştir. Bu sayede, örnek olarak; bir hücre uygun bir takım ucu ile desteklenirken başka bir uç ile de manipüle edilebilmektedir. Sistemde ayrıca numune tablasınının hareketlendirilerek tabla yüzeyinin farklı bölgelerinin mikroskobun görüş alanına girmesini sağlayarak numunenin daha verimli olarak kullanılmasını etkin kılan 3 hareket serbestlik derecesine (x,y,θ) sahip numune konumlandırma platformu bulunmaktadır. Dönel platform, kartezyen xy hareket sistemi üzerine tasarlanmıştır ve 45 nano derece çözünürlüğe sahiptir. Platform tasarımı 20mm lik açıklığı sayesinde alttan ışıklandırmaya olanak sağlamaktadır. Sistemde farklı takım uçları ve bunlara ait uyarlayıcı fikstürler 2.2. Görü Sistemi Görü sistemi mikro dünyanın net bir şekilde görüntülenmesini sağlamak ve manipüle edilecek parçaların konum ve yönelim bilgilerinin belirlenmesini sağlamak üzere tasarlanmıştır. Donanımla tümleşik bir şekilde, görü sistemi için tasarlanan kullanıcı ara birimi, çalışma alanının kaba ve hassas görüntüleri, gerçekleştirilecek görevin gerektirdiği büyütme değerlerini ayarlanması, net görüntü ve derinlik bilgisinin elde edilebilmesi amacıyla otomatik odaklama gibi işlevselliklere sahiptir. Ayrıca görü sistemi, ilgi alanları arasındaki bağıl mesafeleri hesaplayarak ve bunları gerekli hareket bilgisini hareket platformlarına ileterek görsel geri besleme ile görevlerin otomatik olarak gerçekleştirilmesine de olanak sağlamaktadır. Sistemde kullanılan optik mikroskop 0.7 µm çözünürlüğe, 4x-800x görsel büyütmeye sahip olup, kaba ve hassas görüntüler için iki adet CCD kamera içermektedir. (Şekil 3) Sistemde görü sistemi olarak kullanılan optik mikroskop mikro montaj ve manipülasyon gereksinimleri göz önünde bulundurularak seçilmiş ve yapılandırılmıştır. Çalışma alanının global görüntüsünü sağlamak amacıyla biri sabit büyütmeye sahip, çalışma alanının ve nesnelerin detaylı görüntüsünü sağlamak amacıyla diğeri de değişken büyütme seçeneği içeren iki farklı optik yol içerecek şekilde düzenlenmiştir. Böyle bir özelliğin eklenmesi numune tablası üzerinde dağınık durumda olan parçaların konumlarının belirlenerek istenilen manipülasyon konumuna getirilebilmelerini sağlamaktadır. Ayrıca yüksek büyütme oranlarıyla montaj ve manipülasyon işlemleri daha hassas bir şekilde gerçekleştirilebilmektedir. Sistemin tam olarak otomatik olması amacıyla mikroskop üzerindeki odaklama ve büyütme ayarları da step motorlar aracılığıyla otomatize edilmiştir. Görü sistemi için aydınlatma en önemli unsuru oluşturmaktadır. İşlenecek parçaların konumlarının ve geometrilerinin belirlenmesi amacıyla sistemde görüntü işleme teknikleri kullanılması gerektiğinden aydınlatma tekniğinin dikkatli bir şekilde ele alınması gerekmektedir. Örnek olarak görüntüde oluşabilecek gölgelerin parçanın geometrisinin yanlış çıkartımına yol açması manipülasyon veya montaj işleminin başarısızlıkla sonuçlanmasına yol açabilir. Bu nedenle sistemde iki ayrı aydınlatma sistemi

kullanılmıştır; (i) alttan aydınlatma için RGB Led aydınlatıcı (ii) mikroskopun optik yolundan sağlanan üstten aydınlatıcı. İki aydınlatma sistemi de sistem bilgisayarından kontrol edilebilmektedir. farklı platformlar kullanılarak da deneyler yapılabilmesine izin vermektedir. Denetim yapısı Şekil 4 te gösterilmiştir. Şekil 4: Denetim Yapısı Şekil 3: Optik Mikroskop Yapısı 2.3. Sistem Gözetimi Denetim sistemi iki parçadan oluşmaktadır; görü bilgisayarı ve gerçek zamanlı dspace 1005. Gerçek zamanlı bilgisayar 10kHz örnekleme hızına sahip olup sistemdeki bütün gerçek zamanlı işlemleri gerçekleştirmektedir. Her bir örnekleme peryodunda sistemdeki bütün hareket platformlarının konumu edinilmekte, hız değerleri hesaplanıp filtrelenmekte, görü sisteminden edinilen referans değerleri alınıp sistem çıktıları SMC (kayan kipli denetleyici) denetleyicilerle hesaplanarak akım referansları hareket platformlarına verilmektedir. Bu mimari üzerinde, birkaç örnekleme peryodu süresince (mesafeye ve platformların minimum hızlarına bağlı olarak) çalışan herbir manipülatör grubunun, doğrusal hareket platformlarına verilen kontrol çıktısını ölçeklendirerek ve hareket zamanını en yavaş üyeye göre belirleyerek, doğrusal bir hareket yapmalarını sağlayan gezinge üretim algoritması çalışmaktadır. Sistemin bütün fonksiyonları işlevsel bir şekilde yazılmış olup yeni hareket platformları ya da eyleyiciler sistemde yeni modüller olarak tanımlanabilmekte, eşzamanlı hareket gereksiniminde diğer modüllerle gruplanabilmektedir. Gerçek zamanlı bilgisayar karmaşık bir GUI ye (kullanıcı ara birimi) ihtiyaç duymaksızın farklı kaynaklardan verilen referanslar ile sistem sürülebilmekte ve farklı platformlardan kumanda edilebilmektedir. Sistem için tasarlanan GUI C# ortamında yazılmış ve Halcon görüntü işleme kütüphanesini kullanmaktadır. Yazılımın modülerliği ve yapılandırılabilirliği sistem üzerinde C++ ve OpenCV gibi Görü bilgisayarı kameradan görüntüleri yakalamak ve görüntü üzerinde bağıl konumları hesaplamak, kullanıcıdan istenen girdileri manipülatör sistemi için doğrudan konum koordinatları veya parçayı x konumuna götür gibi daha üst düzey fonksiyonlar olarak alıp imge koordinatlarını dünya koordinatlarına aradaki eşlemleme değerlerine göre dönüştürerek gerçek zamanlı bilgisayara iletmekle görevlendirilmiştir. Kamera performansına göre görü sistemi 22 ve 30 Hz arası çalışabilmektedir. Kullanıcı ile sistem arasındaki ana etkileşim modülü olarak sistemin bütün özelliklerinin kontrol edilebildiği bir kullanıcı ara birimi tasarlanmıştır. Bu ara birim aşağıdaki ana bloklardan oluşmaktadır; Mikroskop tarafından edinilen görsel bilgi Bütün sistemin o anki durumunun sunuşu Sistemdeki herbir serbestlik derecesinin o anki konumu İstenilen görevin yerine getirebilmek için kullanıcının komut modülü Belirli derecede sistem tanısına olanak sağlama Kullanıcının sistem bilgilerini denetleyebilmesine olanak sağlamak amacıyla kullanıcı ara birimi herbiri sistemin belirli görevlerine adanmış ekran kümesi olarak tasarlanmıştır. Kullanıcı GUI aracılığıyla iş istasyonunun hemen hemen bütün özelliklerini gözlemleyebilme ve müdahale edebilme yetisine sahip olmaktadır. İstenilen hareket komutları sisteme CCD kameralar aracılığıyla sağlanan görüntüler üzerinde gidilmek istenen noktaya tıklanarak verilebilmekte veya bir kumanda kolu aracılığıyla da sistem hareketlendirilebilmektedir. Görü sistemine ait olan odaklama, büyütme gibi özelliklerde kullanıcı ara birimi üzerinden ayarlanabilmektedir. 2.4. Hareket Denetimi Montaj işlemlerinin hassasiyet ve doğruluklarının büyük oranda denetim performansına bağlı olması nedeniyle hareket denetimi mikro montaj iş istasyonu için en önemli temel faktörü oluşturmaktadır. Hareket denetim sisteminin doğrusal

ve dönel platformlar, piezo eyleyiciler de olmak üzere bütün elemanları sürtünme ve histerez, vs. nedeniyle yüksek bozucu etkenlere maruz kalmaktadır. Gürbüz bir denetim sistemi elde edebilmek için sistemde bulunan bozucu etkenlerin reddedilmesi gerekmektedir. Bu amaç doğrultusunda bozucu etken gözlemcileri kullanılmaktadır. Bu gözlemcinin çıktısı sistemde bulunan bozucu etkenlere karşı etkide bulunmak amacıyla denetim girdisine beslenmektedir. Şekil 5 te gösterilen yapı sistemde bulunan her serbestlik derecesine uygulanmış ve elde edilen sonuçlar tatminkar olmuştur. Hareket denetiminde kullanılan denetim algoritmaları kayan kipli denetim (SMC) yöntemlerine dayanmaktadır. Kayan kipli kontrol, önceden belirlenmiş bir küme anahtarlama yüzeylerine ulaşmaya yönelik yapı değiştiren süreksiz bir denetleme aksiyonu olarak tanımlanmaktadır. Bu denetleme, yapısı içerisinde muhteva ettiği bozucu etken reddetme sayesinde modellenmemiş dinamikleri telafi ederek ve bunun sonucunda yüksek hassasiyet ve hızlı tepki elde edilmesi olasılığı yaratan gürbüz bir sistem ortaya çıkarabilmektedir. Hareket platformlarının adım tepkileri Şekil 6 ve Şekil 7 de gösterilmiştir. Algoritma hakkında detaylı bilgi ve elde edilen sonuçlar [10] ve [11] de bulunabilir. Kumandalı mikro montaj işlemleri iki farklı şekilde gerçekleştirilmiştir; ekran üzerinde fare ile komut verilerek ve Şekil 7: Tasarım Çözünürlüğü (Bir kodlayıcı darbesi). kumanda kolu kullanılarak. Yarı otomatik mikro montaj işlemleri kullanıcın belirli bir kapsamda müdahalesini içermektedir. Kullanıcı manipüle edilmesini istediği parçayı ve hangi noktaya hareket ettirilmesini istediğini belirtmekte ve geri kalan işlemler sistem tarafından otomatik olarak gerçekleştirilmektedir. İş istasyonu için geliştirilen kullanıcı ara birimi aracılığıyla, kumandalı kontrol modunda, manipülatör aracı olarak tungsten mil ve 50 µm çapında mikro küreler kullanılarak Sabancı Üniversitesi nin ilk harfleri oluşturulmuştur. (Şekil 8) Şekil 5: Sistem İşlevsel Diagramı. Şekil 8: SU Şablonu Oluşturulması. Şekil. 6: Hareket Platformlarının 1µm adım tepkisi. 3. Deneyler ve Sonuçlar Sistemin güvenilirliğinin test edilmesi amacıyla kumandalı, yarı otomatik ve görsel tabanlı tam otomatik modlarda deneyler gerçekleştirilmiştir. Bu makalede açıklanan deneylerde 50 µm çapında polystyrene küreler ve çeşitli manipülasyon araçları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çeşitli klasik görsel servolama metodları da sistem üzerinde gerçekleştirilmiştir. Optimal kontrol kullanılarak piksel hatası ve kontrol sinyal büyüklüğünün cezalandırıldığı imge tabanlı bir görsel servolama algoritması, 50 µm çaplı küreleri iterek doğrusal bir şablon oluşturmak için gerçekleştirilmiştir. (Şekil 9) Mikro kürelerin hassas bir şekilde konumlandırılabilmesi için AFM (atomik kuvvet mikroskobu) probu ucunun ve kürelerin algılanabilmesi amacıyla bir öznitelik özütleme algoritması geliştirilmiştir. Ayrıca, konumlandırılacak kürelerin önceliklerinin belirlenmesi ve engellerden kaçınılmasını sağlamak amacıyla da gezinge planlaması algoritması tasarlanmıştır. İş istasyonu çeşitli uç takımlarının kolayca sisteme bütünleştirilebileceği ve manipülasyon aracı olarak

kullanılabileceği bir şekilde tasarlanmıştır. Sistemde çeşitli mikro tutucular kullanılarak tutma-bırakma deneyleri da gerçekleştirilmiştir. (Şekil 10) İş istasyonu ayrıca mikro pipetler ve problar kullanılarak hücre manipülasyonu deneyleri için de kullanılmaktadır. Şekil 9: Görsel Tabanlı Metodlarla Doğrusal Şablon Oluşturulması.[12] Şekil 10: Mikrotutucu Deneyleri. 4. Sonuçlar Bu makalede, mikro montaj ve mikro manipülasyon süreçlerindeki sorunların incelenmesi amacıyla bir araştırma aracı olarak tasarlanan ve geliştirilen çok yönlü ve tekrar yapılandırılabilir mikro montaj iş istasyonu sunulmuştur. Daha karmaşık montaj ve manipülasyon görevlerinin yerine getirilebilmesi amacıyla [10] da sunulan sisteme ek olarak yapılan geliştirmeler belirtilmiştir. İş istasyonunun mekanik ve denetim yapısıyla ilgili detaylı bilgiler de verilmiştir. Ek olarak, iş istasyonunun işlevselliğini göstermek amacıyla yapılan deneylerden çeşitli örnekler verilmiştir. Deneyler sistemde kumandalı, yarı otomatik ve görsel tabanlı tam otomatik modlarda gerçekleçtirilmiştir. Deneyler göstermektedir ki; sistem hassasiyet, doğruluk ve güvenilirlik açısından iyi sonuçlar vermektedir. 5. Teşekkür Bu çalışma DPT 2003k120530 no lu proje tarafından desteklenmiştir. Ayrıca ilk ve ikinci yazarlar Yousef Jameel Bursu tarafından sağlanan destek için de teşekkür eder. 6. Kaynakça [1] Fatikow, S.; Seyfried, J.; Fahlbusch, S.; Buerkle, A.; Schmoeckel, F., "A flexible microrobot-based microassembly station," Emerging Technologies and Factory Automation, 1999. Proceedings. ETFA '99. 1999 7th IEEE International Conference on, vol.1, no., pp.397-406 vol.1, 1999 [2] Woern, H.; Seyfried, J.; St. Fahlbusch; Buerkle, A.; Schmoeckel, F., "Flexible microrobots for micro assembly tasks," Micromechatronics and Human Science, 2000. MHS 2000. Proceedings of 2000 International Symposium on, vol., no., pp.135-143, 2000 [3] Fatikow, S.; Rembold, U., "An automated microrobotbased desktop station for micro assembly and handling of micro-objects," Emerging Technologies and Factory Automation, 1996. EFTA '96. Proceedings., 1996 IEEE Conference on, vol.2, no., pp.586-592 vol.2, 18-21 Nov 1996. [4] Dechev, N.; Lu Ren; Liu, W.; Cleghorn, W.L.; Mills, J.K., "Development of a 6 degree of freedom robotic micromanipulator for use in 3D MEMS microassembly," Robotics and Automation, 2006. ICRA 2006. Proceedings 2006 IEEE International Conference on, vol., no., pp. 281-288, May 15-19, 2006H. Simpson, Dumb Robots, 3 rd ed., Springfield: UOS Press, 2004, pp.6-9. [5] N. Dechev, W. L. Cleghorn, James K. Mills, Microassembly of 3-D MEMS Structures Utilizing a MEMS Microgripper with a Robotic Manipulator, Proc. of IEEE ICRA 2003, Taipei, Taiwan, Sept 2003. [6] N. Dechev, W. L. Cleghorn, James K. Mills, Microassembly of 3DMicrostructures Using a Compliant, Passive Microgripper, Journal of Microelectromech. Systems, vol. 13, no. 2, April 2004. [7] Anis, Y.H.; Mills, J.K.; Cleghorn, W.L., "Automated Microassembly Task Execution Using Vision-Based Feedback Control," Information Acquisition, 2007. ICIA '07. International Conference on, vol., no., pp.476-481, 8-11 July 2007. [8] M. Probst, K. Vollmers, B. E. Kratochvil, B. J.Nelson, Design of an Advanced Microassembly System for the Automated Assembly of Bio-Microrobots, in Proceedings of 5th International Workshop on Microfactories, 2004. [9] Xinhan Huang; Xiadong Lv; Min Wang, "Development of A Robotic Microassembly System with Multi-Manipulator Cooperation," Mechatronics and Automation, Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on, vol., no., pp.1197-1201, 25-28 June 2006 [10] Kunt, E.D.; Cakir, K.; Sabanovic, A., "A workstation for microassembly," Control & Automation, 2007. MED '07. Mediterranean Conference on, vol., no., pp.1-6, 27-29 June 2007 [11] Khan, S.; Elitas, M.; Kunt, E.D.; Sabanovic, A., "Discrete Sliding Mode Control of Piezo Actuator in Nano-Scale Range," Industrial Technology, 2006. ICIT 2006. IEEE International Conference on, vol., no., pp.1454-1459, 15-17 Dec. 2006 [12] Bilen, H.; Unel, M., Micromanipulation Using A Microassembly Workstation with Vision and Force Sensing, in press, ICIC 2008. International Conference on Intelligent Computing, Shanghai, China, Sept. 15-18, 2008.