ارائه‌کننده: علیرضا غفاری
استاد راهنما اول: دکتر یوسف حجت
استاد ناظر داخلی اول: دکتر محمد گلزار
استاد ناظر داخلی دوم: دکتر مجید ساده دل
استاد ناظر خارجی اول: دکتر سعید خدایگان
استاد ناظر خارجی دوم: دکتر محسن بهرامی
تاریخ: 1402/11/15
ساعت: 16:00
مکان: اتاق سمینار منفی یک
چکیده:
شرایط خاص حاکم بر برخی کاربردهای صنعتی یا تحقیقاتی اندازه‌گیری جابجایی، محققین را ملزم می‌کند تا حسگرهایی با اصول کاری جدید و قابل تطابق با این شرایط ارائه دهند. از جمله این شرایط خاص، می‌توان به محیط‌های با امواج الکترومغناطیس شدید اشاره نمود که کاربرد هرگونه حسگر با ساختار فلزی، و یا با ماهیت اندازه‌گیری الکتریکی را محدود می‌کند. از طرف دیگر، محدودیت فضا در کاربردهای اندازه‌گیری چندبعدی جابجایی، ارائه حسگرهای با قابلیت اندازه‌گیری هم‌زمان جابجایی در جهت‌های مختلف را ضروری می‌کند. در رساله پیش‌رو سعی شده است تا با کمک گرفتن از درجات آزادی نامحدود روش‌های اندازه‌گیری نرم، یک حسگر برای اندازه‌گیری جابجایی‌های چندبعدی ارائه شود. این نمونه، تنها حسگر موجود برای اندازه‌گیری حرکات خطی و چرخشی است که به دلیل سازگاری با امواج الکترومغناطیس شدید و سایز کوچک، می‌توان از آن در محیط‌های با تداخلات الکترومغناطیس و با محدودیت فضا، همچون ربات‌های مورد استفاده در محفظه MRI استفاده نمود. همچنین به دلیل ماهیت نرم و ایزولاسیون الکتریکی حاکم بر این روش اندازه‌گیری، مناسب استفاده در تجهیزات داده‌برداری پوشیدنی می‌باشد. این حسگر مکانیزم اندازه‌گیری غیرالکتریکی دارد، لذا در محیط‌های با خطر انفجار نیز می‌توان مشکل‌گشا باشد. به دلیل کاربردهای زیاد جابجایی چرخشی-خطی، این حرکت به‌عنوان حرکت چند درجه آزادی مد نظر قرار گرفته شده است. قبل از ساخت این انکودر، به گسترش یک انکودر دورانی پرداخته شد تا بتوان از تجربه حاصل، حسگر چند بعدی مد نظر را ساخت. برای هر دو این انکودرها، از شبیه‌سازی در نرم‌افزار آباکوس برای بهینه‌سازی پارامترهای عملکردی بهره برده شد؛ سپس با استفاده از پارامترهای بهینه شده ساخته شدند. تمام قطعات ساخته شده در ساختمان این انکودرها پلاستیکی هستند. سپس برای هر کدام از آن‌ها یک مجموعه آزمایشگاهی مشتمل بر عملگرها و حسگرهای مرجع ساخته شد. پارامترهای مختلف کاری در شرایط مختلف تحت آزمایش و نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفت. برای هر یک از این انکودرها مطابق نتایج به دست آمده از آزمایش‌ها، فرآیند کالیبراسیون طراحی شد. برای انکودر چرخشی به دلیل استفاده از یک تیوب خنثی کننده اثر دما، از روابط ترمودینامیک استفاده نشد و فقط از یک مدل ریاضی به همراه یک سری مراحل پیش‌پردازش داده‌ها استفاده شد. در حسگر چند بعدی، پس از اعمال روابط ترمودینامیک و گذر از مراحل پیش‌پردازش، علاوه بر ارائه یک مدل ریاضی از روش یادگیری ماشین نیز استفاده شد. مدل‌های مختلف یادگیری ماشین برای داده‌ها بررسی شد و مشخص شده که روش جنگل تصادفی بهترین عملکرد را میان این روش‌ها داشت. بر طبق این آزمایش‌ها ماکزیمم مقدار خطای اندازه‌گیری شده برای انکودر دورانی °3.34 به دست آمد. همچنین، این مقدار برای انکودر چرخشی-خطی در روش یادگیری ماشین برای اندازه‌گیری‌های چرخشی و خطی به ترتیب °4.6 و 1.2 میلی‌متر محاسبه شد. |