Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 153 - 162 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.873479 İndeks Tarihi: 23-03-2023

Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA)

Öz:
Bu çalışmada, özellikle sac metal şekillendiren firmaların, en önemli konularından biri olan sac metallerde çatlak tanımlama ve tespit etme işlemi araştırılmıştır. Seri imalatta sıklıkla görülen sac malzemedeki çatlaklar, araç ıskartalarına neden olduğu için etki derecesi ve maliyeti yüksektir. 0,6-3 mm kalınlık aralığındaki sac malzeme üzerinde 490 adet farklı sac üzerinde çatlak deneyleri yapılarak, sac malzeme için çatlak resim veri kümesi oluşturulmuştur. Ayrıca 121 adet çatlak olmayan “kabul edilen-onaylanan” parça, veri kümesine dâhil edilmiştir. Üstün özellik çıkarma yeteneği nedeniyle evrişimli sinir ağı (ESA), akıllı hata teşhisi alanında geniş çapta araştırılmış, uygulanmış ve diğer geleneksel makine öğrenme yöntemlerine kıyasla üstün performans göstermiştir. Daha sonra sac malzemedeki çatlaklı ve çatlaksız parça verileri eğitim ve test verilerine ve doğruluk değerlerine bölünmüştür. Burada, doğruluk ve doğrulama doğruluk oranları sırasıyla %98,5 ve %90 olarak elde edilmiştir. VGGNet mimarisi ile doğruluk değerleri, %98,75 ve %90’dır. Bu durum, hem hatalara ait resim verilerinin hem de sunulan modelin güvenilirliği hakkında bilgi vermektedir. Araştırma sonuçları, seri imalat uygulamalarında çok önemli olan sac malzemedeki çatlak hatalarının tespitinde, temel oluşturacağı için önemlidir.
Anahtar Kelime: Evrişimli sinir ağları sac metal çatlak makine öğrenmesi

Detection of the cracks in metal sheets using convolutional neural network (CNN)

Öz:
In this study, crack identification and detection process in sheet metals, which is one of the most important issues especially for sheet metal forming companies, was investigated. Cracks in sheet material, which are frequently seen in mass production, cause vehicle scraps, so the degree of impact and cost are high. Crack tests were performed on 490 different sheets on sheet material in the 0.6-3 mm thickness range, and a crack image dataset was created for sheet material. In addition, 121 non-cracked “accepted-approved” parts were included in the dataset. Due to its superior feature extraction capability, convolutional neural network (CNN) has been widely researched, applied and outperformed other traditional machine learning methods in the field of intelligent fault diagnosis. After that, the cracked and non-cracked part data in the sheet material was divided into training and test data, and the accuracy values. Here, accuracy and verification accuracy rates as 98.5% and 90% were achieved respectively. Accuracy values with VGGNet architecture are 98.75% and 90%. This gives information about the reliability of both the picture data of the faults and the model presented. The results of the research are important as they will form the basis for the detection of crack defects in sheet material, which is very important in mass production applications.
Anahtar Kelime: Convolutional neural network sheet metal crack machine learning

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Gedney R., Sheet metal formability, Advanced Materials & Processes, 160 (8), 2002.
  • Paul K.S., Manikandan G., Verma K. R., Prediction of entire forming limit diagram from simple tensile material properties, The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 48-386, 2013.
  • Dixon S., Burrows S.E., Dutton B., Fan Y., Detection of cracks in metal sheets using pulsed laser generated ultrasonda and EMAT detection, Ultrasonics, 51, 7–16, 2011.
  • Jin L., Yang Q., Liu S., Zhang C., Li P., Electromagnetic stimulation of the acoustic emission for fatigue crack detection of the sheet metal, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 20 (3), 1848 – 1851, 2010.
  • Affronti E., Jaremenko C., Merklein M., Maier A., Analysis of forming limits in sheet metal forming with pattern recognition methods. Part 1: characterization of onset of necking and expert evaluation, Materials, 11 (9), 1495, 2018.
  • Jawale K., José Ferreira Duarte J.F., Reisa A., Silva M.B., Characterizing fracture forming limit and shear fracture forming limit for sheet metals, Journal of Materials Processing Tech., 255, 886–897, 2018.
  • Dizajia S.A., Darendeliler H., Kaftanoğlu B., Prediction of forming limit curve at fracture for sheet metal using new ductile fracture criterion, European Journal of Mechanics, 69, 255–265, 2018.
  • Dastjerdi M.H., Rubesam M., Ruter D., Himmel J., Kanoun O., Nondestructive testing for cracks in cracks in perforated sheet, 8th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices, Sousse-Tunisia, 22-25 March, 2011.
  • Xue F., Li F., Li J., He M., Yuan Z., Ruiting Wanga, Numerical modeling crack propagation of sheet metal forming based on stress state parameters using XFEM method, Computational Materials Science, 69, 311–326, 2013.
  • Mohamed Y.S., Shehata H.M., Abdellatif M., Awad T.H., Steel crack depth estimation based on 2D images using artificial neural networks, Alexandria Engineering Journal, 58 (4), 1167-1174, 2019.
  • Tuyan M., Demirer A., Sac Kalıplama Prosesinde DD13 ve S355MC Malzemelerin Yırtılma Probleminin İncelenmesi ve Çözümü, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 20, 872-880, 2020.
  • Joseph R., Bhuiyan M.Y., Giurgiutiu V., Engineering Fracture Mechanics, 217, 2019.
  • Lei C., Mao J., Zhang X., Wang L., Chen D., Crack prediction in sheet forming of zirconium alloys used in nuclear fuel assembly by support vector machine method, Energy Reports, 7, 5922-5932, 2021.
  • Fujimoto T., Nishioka T., International Journal of Mechanical Sciences, International Journal of Mechanical Sciences, 52, 277–286, 2010.
  • Mohamed YS, Shehata HM. Mohamed Abdellatif M., Awad TH., Steel crack depth estimation based on 2D images using artificial neural networks, Alexandria Engineering Journal, 58 (4), 1167-1174, 2019.
  • Joseph R., Bhuiyan Md.Y., Giurgiutiu V., Acoustic emission from vibration of cracked sheet-metal samples, Engineering Fracture Mechanics, 217 (1), 106544, 2019.
  • Zhao W., Chen F., Huang H., Li D., Cheng W., Hindawi Computational Intelligence and Neuroscience, pages 13, 2021.
  • Yang J., Wang W., Lin G., Li Q., Sun Y., Sun Y., Infrared Thermal Imaging-Based Crack Detection Using Deep Learning, IEEE Access, 7, 182060 – 182077, 2019.
  • Halkacı M., İlmeç M., Türköz M., Elmalı A., Avcı S., Dağhan B., Halkacı H.S., Determination of die and process parameters of hydromechanical deep drawing using analogy method, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (4), 2161-2182, 2020.
  • Karaağaç İ., Kabakçı M.O., Demirel M.Y., Experimental investigation of the effects of annealing in Al7075-T6 sheet metal material on formability and springback, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 36 (3), 319-1329, 2021.
  • Multi-Layer Neural Networks with Sigmoid Function. https://towardsdatascience.com/multi-layer-neural-networks-with- sigmoid-function-deep-learning-for-rookies-2-bf464f09eb7f, Yayın tarihi Temmuz 7, 2017. Erişim tarihi Aralık 9, 2020.
  • VGG in TensorFlow. https://www.cs.toronto.edu/ ~frossard/post/vgg16/ Yayın tarihi Mayıs 17, 2016. Erişim tarihi Aralık 9, 2020.
  • İnik Ö., Ülker E., Derin Öğrenme ve Görüntü Analizinde Kullanılan Derin Öğrenme Modelleri, Gaziosmanpasa Journal of Scientific Research, 6 (3), 85-104, 2017.
APA Çekiç i, Cavdar K (2023). Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). , 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
Chicago Çekiç ilhan,Cavdar Kadir Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). (2023): 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
MLA Çekiç ilhan,Cavdar Kadir Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). , 2023, ss.153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
AMA Çekiç i,Cavdar K Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). . 2023; 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
Vancouver Çekiç i,Cavdar K Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). . 2023; 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
IEEE Çekiç i,Cavdar K "Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA)." , ss.153 - 162, 2023. 10.17341/gazimmfd.873479
ISNAD Çekiç, ilhan - Cavdar, Kadir. "Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA)". (2023), 153-162. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.873479
APA Çekiç i, Cavdar K (2023). Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(1), 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
Chicago Çekiç ilhan,Cavdar Kadir Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.1 (2023): 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
MLA Çekiç ilhan,Cavdar Kadir Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.1, 2023, ss.153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
AMA Çekiç i,Cavdar K Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(1): 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
Vancouver Çekiç i,Cavdar K Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA). Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(1): 153 - 162. 10.17341/gazimmfd.873479
IEEE Çekiç i,Cavdar K "Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA)." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.153 - 162, 2023. 10.17341/gazimmfd.873479
ISNAD Çekiç, ilhan - Cavdar, Kadir. "Sac metal çatlaklarının evrişimli yapay sinir ağları ile tespit edilmesi (ESA)". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/1 (2023), 153-162. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.873479