Yapı sağlığı izleme uygulamaları için noninvazif vibro haptik insan-makine arayüzü ile ultrasonik dalga saçınımların belirlenmesi
Yükleniyor...
Dosyalar
Tarih
2017
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
İleri mühendislik yapıları, canlı organizmaların yapılarında bulunan sinir sistemlerine benzer olarak, sensör sinir ağlarıyla donatılıp sağlık durum değerlendirmesi yapılmaktadır. Otomatik kontrol sistemlerinde yapılan ilerlemeler, yapı sağlığı izleme (YSİ) uygulama alanlarına da yansıyıp, insanın yapılardaki sağlık teşhisi için gerekli olan bilişsel motor kabiliyetleri azaltılarak, yerine otomatik olarak hasarı anlık teşhis edebilen matematiksel proseslere bırakmıştır. Son 20 yıldır, bu tekniğin kullanılmasıyla otomatik olarak hasarı belirleyebilen birçok algoritmanın geliştirilmesine olanak tanımıştır. Hâlihazırda, YSİ tekniklerinde uygulanan model tabanlı YSİ algoritmalarında, fiziksel kuramlara bağlı olarak model geliştirilip, daha sonra ölçüm verilerinin, modelde değerlendirilmesiyle tanılama yapılır. Veri tabanlı YSİ algoritmalarında ise, yapıya iliştirilen birçok sensörden ölçüm verileri alınarak, daha sonra alınan veriler üzerinde öz nitelik vektörleri çıkartma ve farklı tiplerde istatistiksel, nümerik veya zaman modellerinin uygulanmasıyla tanılama yapılmaktadır. Bu yaklaşımların kullanılmasıyla YSİ uygulamalarında ileri derecede gelişmeler kaydedilmiştir. Diğer taraftan, YSİ'de, yapılan tüm ilerlemelere rağmen, insanın bilişsel motor kabiliyetini, otomatik olarak hasar belirleyebilen model veya veri tabanlı YSİ araçlarından tamamen devre dışı bırakmak, başka problemlerin oluşmasına neden olmaktadır. Dolayısıyla, YSİ tekniğinin çözüm performansını artırmak için, bütünleşik olarak sayısal teknolojik araçlarından ve insanın motor bilişsel sistemlerinden yararlanılarak, geleneksel YSİ prosedürlerinden farklı olan yeni konseptlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Araştırmanın temel hedefi, yapının sağlığını değerlendirmek için inovatif, kooperatif insan-makine ara yüz yaklaşımı geliştirilip insan katılımcıları üzerindeki etkinliğini belirlemektir. Burada, kooperatif insan-makine konseptinin önemli özelliği, tek başına hasar belirleme çözüm prosesine katkı sağlayan tek başına bir makineden veya tek başına katkı sağlayan tek insandan daima ilerde olduğudur. Bütünleşik insanmakine arayüz yaklaşımının geliştirilmesinde; insanın sinir sisteminden, YSİ sensör ağlarından, sinyal işleme tekniklerinden, öz nitelik çıkartma metotlarından, psikofizik prosedürlerinden, haptik teknolojilerinden, nöral plastisite teorilerinden ve duyu ikamesi kuramları gibi birçok multidisipliner alandan yararlanılır. Burada, bahsedilen, duyu ikamesi kuramı, bazı duyularını kaybeden insanlarda, başka duyular vasıtasıyla zamanla kaybedilen duyuların özelliklerini ikame edecek yeni duyuları kazanabileceğini önermektedir. Duyu ikamede kullanılan tekniğe benzer olarak, yapının hasar durumunu belirten yeni bir duyunun insanlar tarafından kazanılabilme yeterliliğini belirlemek için, bu araştırma, başlangıçta laboratuar ortamında üretilen ve içyapısında delik hasarı içeren aliminyum kirişler üzerinde incelenmiştir. Burada, insan-makine arayüzünün geliştirilmesinde ultrasonik dalga ilerleme ölçümlerinin vibro haptik uyarıcılarla noninvazif olarak katılımcılar üzerinde aktifleştirilmesine bağlı olarak, katılımcıların da bu uyarımlardan (dalga yansımaları algılamaları ile) hasarı teşhis edebilme potansiyelleri araştırılmıştır. Bu amaçla, hasarlı ve sağlıklı kirişlere ilişkin ultrasonik Lamb dalga sinyallerinin ölçülmesi için aliminyum kirişlerin değişik bölgelerinde piezoelektrik aktüatör ve sensörler yerleştirilmiş ve daha sonra bu sensörlerden alınan veriler başlangıçta, ön işleme tekniklerine (sinyal işleme tekniklerine tabi tutularak haptik kodlar türetilip ve bu haptik kodlar, daha sonra katılımcılar üzerinde, fiziksel titreşim uyarısı oluşturacak şekilde aktifleştirilmiştir. Elde edilen veriler incelendiğinde; uyarımların sırasıyla insanlara iletildiğinde, katılımcıların ortalama ortalama % 71 başarı skoru ve 8 sn içerisinde cevapladıkları görülmüştür. Sonuç olarak, bu yaklaşımın, sezgisel olarak soyutsal kavramların algılanmasında ve özellikle, YSİ sensör dataları ile anlık olarak etkileşim halinde bulunarak hasar teşhis yöntemlerine destek olacağı yönündedir.;Yapı sağlığı izleme, Hasar tanılaması, Hasarın hissedilmesi, İnsan-makine arayüzü, Nosiseptörler, Haptik sistemler, Duyusal ikame, Piezoelektrik aktüatörler- sensörler.;Structural health monitoring, Damage diagnosis, Damage sensation, Human-machine interface, Nociceptors, Haptics systems, Sensory substitution, Machine learning, Piezoelectric actuators-sensors.
Açıklama
Araştırma projesi -- Ege Üniversitesi, 2017
