Bilgisayarlı Görüde CAD üretimi

Üretilen her ürün, genellikle üretim yazılımı ile oluşturulan bir bilgisayar destekli tasarım (CAD) modeli olan dijital bir planla başlar. Bu 3D plan veya 3D model, bir ürünün her yüzeyini, deliğini ve boyutunu tanımlar. 

Mühendisler bunu tasarım yapmak, test etmek ve parçaları üretime hazırlamak için kullanır. Ancak bazen CAD modeli ile bitmiş ürün arasında sorunlar ortaya çıkar.

‍

Örneğin, parçalar yanlış hizalanabilir, özellikler gözden kaçırılabilir ve üretim sırasında tutarsızlıklar meydana gelebilir. Bu sorunlar ek maliyetlere neden olur ve zaman alıcı olabilir. Bu nedenle üreticiler, makinelerin görsel verileri yorumlamasını ve analiz etmesini mümkün kılan bir yapay zeka (AI) dalı olan bilgisayarlı görü ile CAD üretimini birleştiriyor. 

CAD, her parçanın tam yapısını yakalayarak doğru bir plan sağlarken, bilgisayarlı görü bunun üzerine görsel bir zeka katmanı ekler. Ürün geliştirme sırasında parçaları incelemek, doğrulamak ve izlemek için kameralardan ve sensörlerden gelen verileri kullanır. 

CAD ve bilgisayarlı görü sistemleri birlikte, kritik iş akışlarını kolaylaştırabilir ve Endüstri 4.0'a geçişin bir parçası olarak akıllı üretimi destekleyebilir. Endüstri 4.0, daha güvenilir ve verimli sistemler oluşturmak için yapay zeka ve otomasyon gibi gelişmiş dijital teknolojileri üretime entegre eder. 

Bu makalede, CAD ve bilgisayarlı görünün tasarım ve uygulama arasındaki boşluğu nasıl kapatabileceğini inceleyeceğiz. Haydi başlayalım!

Modern üretimde CAD'in rolü

Bir ürün akıllı üretim süreciyle oluşturulduğunda, CAD'de oluşturulmuş dijital bir planla başlar. Mühendisler, her ayrıntıyı tanımlamak ve tasarımın verimli üretim için optimize edildiğinden emin olmak için CAD kullanır. Eklemeli üretimden son montaja kadar, tüm sonraki süreçler CAD verilerinin doğruluğuna bağlıdır. 

CAD modelleri oluşturulduktan sonra, bilgisayar destekli üretim (CAM) yazılımına aktarılır. CAM çözümleri, kesici takımların kesin hareketlerini tanımlayan takım yollarını ve makineler tarafından bu hareketleri gerçekleştirmek için kullanılan programlama dili olan G-kodunu oluşturarak dijital tasarımı üretim talimatlarına çevirir. Bu talimatlar daha sonra bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) makinelerine ve diğer otomatik araçlara gönderilir; bu araçlar ham maddeleri keser, deler ve şekillendirerek orijinal CAD tasarımına uygun parçalar oluşturur.

CAD modelleri ayrıca simülasyonlar çalıştırmak, farklı işleme operasyonlarını test etmek ve atölyedeki makinistler için kalite güvencesini desteklemek için de kullanılabilir. İlginç bir şekilde, CAD tasarım verileri hızlı prototipleme veya kısa tirajlı üretim için doğrudan 3D baskı kurulumlarına bile gönderilebilir. 

‍

CAD iş akışlarına bilgisayarlı görü tanıtımı

CAD, tasarımın temelini sağlar. Ancak bu tasarımı hassas, fiziksel bir ürüne dönüştürmek için üreticilerin fabrika katından gerçek zamanlı geri bildirim alması gerekir. Bilgisayarlı görü burada önemli bir rol oynar.

Ultralytics YOLO11 gibi bilgisayarlı görü modelleri, bir görüntü içindeki öğeleri tanımlayan ve konumlandıran nesne tespiti ve her pikseli etiketleyerek ayrı nesneleri ayıran örnek segmentasyonu gibi temel görüntüleme görevlerini destekler. Bu yetenekler, üreticilerin üretimi izlemesine, kusurları tespit etmesine ve süreç boyunca kaliteyi sağlamasına yardımcı olur.

Şimdi de bunun üretimin farklı aşamalarında nasıl çalıştığına daha yakından bakalım. 

Fizikselden dijitale: Taramadan CAD'e ve tersine mühendislik

Sıfırdan bir CAD modeli oluşturmak zaman alır. Özellikle önceden var olan dijital tasarımlara sahip olmayan eski sistemler veya özel bileşenlerle çalışırken bu durum daha da yavaştır. Tarama-CAD gibi teknikler, fiziksel nesneleri dijital CAD modellerine dönüştürme sürecini hızlandırabilir. 

3B tarama cihazları, bir bileşenin şeklini, özelliklerini ve boyutlarını yakalamak için bilgisayarlı görü ile birlikte kullanılabilir. Bir taramadan CAD'e sistemi daha sonra yüzeyleri, delikleri ve kenarları tanımlayabilir ve bunları otomatik olarak CAD geometrisine çevirebilir. 

Bu, tasarım yinelemelerini hızlandırır, 3D yazdırılabilir modellerin oluşturulmasını sağlar ve makinistlere prototip oluşturma için esnek CAM seçenekleri sunar. Scan-to-CAD (Tarayarak CAD'e Aktarma), özellikle mevcut fiziksel parçaların yeniden tasarım veya yeniden üretim için dijitalleştirilmesi gereken tersine mühendislik söz konusu olduğunda etkilidir.

‍

Dijital ve fizikselin birleştirilmesi: Montajda AR ve görme

Üretim katında, özellikle otomotiv gibi endüstrilerde, küçük montaj hataları bile büyük kalite sorunlarına dönüşebilir. Bu tür sorunları çözmek için üreticiler, montaja rehberlik etmek için artırılmış gerçeklik (AR) ve bilgisayarlı görü kullanıyor. AR, dijital bilgileri gerçek dünya görünümünün üzerine yerleştirerek, çalışanların ayrı ekranlara veya kılavuzlara geçmeden hassas talimatları izlemelerine yardımcı olur.

Bilgisayarlı görü sistemleri, her bir bileşenin konumunu ve yönünü gerçek zamanlı olarak izleyebilir. Bir parça eksik veya yanlış hizalanmışsa, sistem sorunu işaretler ve teknisyenin AR başlığına düzeltici kılavuzluk bindirir. Bu, ekiplerin hataları anında yakalamasına ve üretim katında tutarlı kaliteyi korumasına olanak tanır.

Örneğin, otomotiv montajında, AR bir araba kapısının CAD tabanlı bir düzenini fiziksel çerçeveye yansıtarak her vidanın, tutamağın ve bileşenin tam olarak nereye yerleştirilmesi gerektiğini gösterebilir. Bu, her parçanın doğru konumda ve sırada takılmasını sağlar.

Döngüyü kapatmak: CAD odaklı kalite güvencesi

Bir ürün üretildikten sonra, bir sonraki adım orijinal CAD tasarımına uygun olduğundan emin olmaktır. Bilgisayar görüşü çözümleri, üretilen ürünü CAD tasarımlarıyla karşılaştırarak bu inceleme sürecini otomatikleştirebilir.

Görüntü sistemleri, şekli, boyutu, yerleşimi ve yüzey kalitesini değerlendirmek için nesne tespiti, segmentasyon ve poz tahmini gibi teknikler kullanır. Bu kontroller, kalite kontrolün bir parçası olarak üretim sırasında çalıştırılabilir ve ekiplerin hattı durdurmadan sorunları tespit etmesine olanak tanır.

‍

Özellikle, YOLO11 gibi bilgisayarlı görü modelleri, eksik özellikleri veya yüzey kusurlarını gerçek zamanlı olarak tespit ederek bunu mümkün kılar. CAD ile entegre edildiğinde, vizyon tabanlı kalite kontrolleri, bitmiş ürünleri tasarım özelliklerine göre karşılaştırabilir ve ambalajlama veya sevkiyattan önce hataları yakalayabilir.

CAD odaklı üretimde bilgisayar görüşü uygulamaları

Bilgisayar görüşünü kullanan CAD iş akışları ve CAD tabanlı üretim hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olduğumuza göre, bazı gerçek dünya uygulamalarına daha yakından bakalım.

Otomotiv ve havacılıkta otomatik kalite denetimi

Araba ve uçak üretirken, somunlar, cıvatalar, perçinler vb. dahil olmak üzere her parçanın yerleştirilmesi hassas olmalıdır. Bunu manuel olarak yapmanın, insan yapımı hatalar ve gecikmeler gibi birçok sınırlaması vardır. 

Örneğin, bir uçak gövdesindeki tek bir yanlış hizalanmış perçin yapısal bütünlüğü tehlikeye atabilirken, araba üretiminde yanlış takılmış bir sensör veya braket sistem arızalarına veya geri çağırmalara yol açabilir.

Harika bir çözüm, Görüntü İşleme Yapay Zeka'sını kullanarak kalite denetimlerini otomatikleştirmektir. Bu sistemler, kusurları tespit etmek, parçaları ölçmek ve parçaların doğru yerleşimini iki kez kontrol etmek için kameralar, sensörler ve yapay zeka kullanarak üretimi daha hızlı, daha doğru ve daha güvenli hale getirir.

Hassas son işlem için görüntü güdümlü robotik

Benzer şekilde, taşlama, parlatma veya kırpma gibi görevler yüksek hassasiyet gerektirir. Bu görevleri manuel olarak gerçekleştirmek bazen daha sonra düzeltilmesi pahalıya mal olabilecek kusurlara neden olabilir. 

Görüş güdümlü robotlar kullanmak, bu tür kusurların üretilme olasılığını azaltabilir. Bu robotlar, parçayı taramak ve CAD modeliyle karşılaştırmak için 3D görüşü kullanır. Daha sonra karşılaştırmanın sonuçlarına göre hassas bir şekilde son işlem operasyonları gerçekleştirir. 

Örneğin, döküm bir parçada fazladan malzeme varsa, robot parçanın CAD tasarımına göre tam olarak nerede olduğunu ve ne kadar kesileceğini bilir. Bu kurulumlar genellikle yetenekli programcıların işleme süreçlerini ve robot hareketlerini CAD verilerine göre optimize ettiği doğru CAM programlamasına dayanır.

CAD CAM iş akışlarını Vision AI ile birleştiren üreticiler, en karmaşık parçalar için bile sürekli olarak daha yüksek bir kalite sağlayabilirler. Bu iş akışları yalnızca kaliteyi artırmakla kalmaz, aynı zamanda seri üretimi daha güvenilir hale getirir.

Havacılıkta AR tabanlı montaj doğrulama

Havacılıkta montaj hatalarını düzeltmek maliyetli ve zaman alıcıdır. Bunları önlemek için birçok havacılık şirketi, bilgisayar görüşü ve CAD modelleriyle entegre edilmiş artırılmış gerçeklik sistemlerini benimsemektedir. 

Örneğin, küresel bir havacılık ve savunma teknolojisi lideri olan Northrop Grumman, uydular gibi karmaşık sistemlerin montajına yardımcı olmak için AR başlıkları kullanıyor. Tam ölçekli dijital modeller oluşturmak için CAD/CAM yazılımından yararlanıyorlar ve bu modeller daha sonra inşaat sırasında fiziksel uzay aracına yansıtılıyor. Bileşenler ve talimatlar tam olarak ihtiyaç duyulan yerde görünüyor ve teknisyenler hareket ettikçe kaplamalar hizalı kalıyor. Bu gerçek zamanlı rehberlik, montajı hızlandırır ve maliyetli yeniden çalışmaları önemli ölçüde azaltır.

Bilgisayar görüşünü CAD ile entegre etmenin faydaları

İşte Görüntü İşleme Yapay Zekasını CAD iş akışlarıyla entegre etmenin bazı faydaları: 

• Daha hızlı ürün tasarımı: Bilgisayarlı görü sayesinde, üreticiler bileşenleri hızla dijitalleştirebilir. Bu sistemler, manuel modellemeyi değiştirmek, CAD modeli oluşturmayı optimize etmek ve hızlandırmak için otomatik tanıma ve 3D tarama kullanır.

• Üretimde daha yüksek doğruluk: Bilgisayarlı görü sistemleri, yanlış hizalamalar, yüzey kusurları veya eksik özellikler gibi sorunları gerçek zamanlı olarak algılayarak kusur tespitini ve genel doğruluğu artırır.

• Gelişmiş üretkenlik ve eğitim: Derin öğrenme ile desteklenen yapay görme sistemleri, CAD katmanları ve AR araçları kullanarak gerçek zamanlı rehberlik sağlar. Bu, yeni operatörler için eğitim süresini kısaltır.

Zorluklar ve dikkat edilmesi gerekenler

CAD-CAM üretiminde bilgisayarla görmenin faydalarına rağmen, dikkate alınması gereken bazı uygulama zorlukları vardır. İşte akılda tutulması gereken birkaç önemli faktör: 

• Veri ve model karmaşıklığı: Bilgisayarlı görü sistemleri, büyük hacimli yüksek kaliteli verilere dayanır. Temiz veri olmadan performans düşebilir.

• Ölçeklenebilirlik ve maliyet: Gelişmiş bilgisayarlı görü araçları, 3D tarayıcılar ve uç cihazlar genellikle pahalıdır. Bunları birden fazla hat veya sahada ölçeklendirmek, peşin bir yatırım gerektirebilir.

• Eski sistemlerle entegrasyon: Bilgisayarlı görü ve CAD'i eski üretim sistemleriyle entegre etmek zorlu ve genellikle maliyetli olabilir.

Önemli çıkarımlar 

Bilgisayarlı görü, üretimde CAD'in rolünü yeniden tanımlayarak daha akıllı denetimler ve kusursuz tasarım-üretim döngüleri sağlıyor. Bir zamanlar saatler süren manuel kontroller gerektiren işlemler artık gerçek zamanlı olarak gerçekleşiyor; bu da hataları azaltıyor ve ekiplere daha fazla kontrol sağlıyor. Üretim endüstrisi, veri odaklı, tasarım odaklı operasyonlara doğru kayıyor ve Görüntüleme Yapay Zekası, modern CAD/CAM sistemlerinin temel bir bileşeni haline geliyor. 

Büyüyen topluluğumuza katılın! AI hakkında daha fazla bilgi edinmek için GitHub depomuzu keşfedin. Çözüm sayfalarımızı ziyaret ederek üretimde bilgisayarlı görü ve otomotiv sektöründe AI uygulamalarını keşfedin. Bilgisayarlı görüyü iş akışlarınıza entegre etmeye başlamak için lisanslama seçeneklerimize göz atın.