1

2

İçindekiler

1. RAPOR ÖZETİ ................................................................................................................................... 3

2. TAKIM ŞEMASI ................................................................................................................................. 4

2.1 Takım Üyeleri ........................................................................................................................... 4

2.2 Organizasyon Şeması ve Görev Dağılımı ................................................................................. 5

3. PROJE MEVCUT DURUM DEĞERLENDİRMESİ .................................................................................. 6

4. ARAÇ TASARIMI ............................................................................................................................. 11

4.1 Sistem Tasarımı ..................................................................................................................... 11

4.2 Aracın Mekanik Tasarımı ........................................................................................................... 13

4.2.1 Mekanik Tasarım Süreci..................................................................................................... 13

4.2.2 Tasarıma Ait Analizler ........................................................................................................ 18

4.2.3 Araç Tasarımına Ait Teknik Resimler ................................................................................. 20

4.2.4 Malzemeler ........................................................................................................................ 24

4.2.5 Üretim Yöntemleri ............................................................................................................. 27

4.3 Fiziksel Özellikler ....................................................................................................................... 28

5 Elektronik Tasarım, Algoritma ve Yazılım Tasarımı........................................................................ 28

5.1 Elektronik Tasarım Süreci ...................................................................................................... 28

5.2 Algoritma Tasarım Süreci ...................................................................................................... 35

5.3 Yazılım Tasarım Süreci ........................................................................................................... 40

5.4 Dış Arayüzler .......................................................................................................................... 43

6. GÜVENLİK ...................................................................................................................................... 44

7. TEST ............................................................................................................................................... 45

8. TECRÜBE ........................................................................................................................................ 46

9. ZAMAN, BÜTÇE VE RİSK PLANLAMASI ........................................................................................... 48

10. ÖZGÜNLÜK ................................................................................................................................ 51

REFERANSLAR ........................................................................................................................................ 54

3

1. RAPOR ÖZETİ

Kritik Tasarım Raporunda Ön Tasarım raporundan farklı olarak yeni bir tasarım üzerine

uğraşıp verim elde edilmeye çalışıldı. Ön tasarımın montaj sıkıntı ve şasenin esnemesi yeni

bir tasarım ihtiyacını ortaya çıkardı. Aracın ön ve final tasarımları arasındaki farklar tasarım

programının analiz yöntemini kullanılarak görülmüştür.

Final Tasarımı Ön Tasarım gibi lazer CNC üretim yöntemini tercih etmiştir ve aracın

malzeme türü lazer CNC’de kestirilen pleksglas seçilmiştir. Maliyet düşürme amacıyla araçta

kendi iticilerimiz (thrusterlar) kullanılacaktır ve maliyet açısından itici motorların bağlandığı

kısımlar kendi tasarladığımız pleksi malzemeden olucaktır. Araçta iki tane ana kısım vardır

bunlardan birinci kısım motorların ESC’leri ve güç dağıtım merkezi ikinci kısım olarakta

Raspberry Pi ve kameralardan oluşmaktadır

Aracın sızdırmazlık elemanı olarak sıvı conta ve slikon kullanılacaktır.Aracın kontrolü

manuel görevlerde arduino otonom görevlerde ise Raspberry Pi eşlik edecektir. Aracın yazılım

olarak C++ ve Python kullanılacaktır. Python görüntü işleme görevini üstlenirken C++ aracın

kontrolünü üstlenecektir. Aracın güç dağıtım için ayrıca PCB kartı tasarlanacaktır ve gerekli

olduğu zamanda araç için kumanda tasarlanacaktır.

4

2. TAKIM ŞEMASI

2.1 Takım Üyeleri

5

2.2 Organizasyon Şeması ve Görev Dağılımı

6

3. PROJE MEVCUT DURUM DEĞERLENDİRMESİ

Şekil 3.1 Aracın Ön Tasarım Raporundaki Tasarımı

Şekil 3.2 Aracın Final Tasarımı

Cezeri adlı Sualtı Aracımızın ön tasarım raporundaki ilk hali Şekil 3.1’deki gibidir. CAD

ortamında sorunsuz olan ilk tasarım üretim aşamasında Takıma bazı sıkıntılar çıkarmıştır.

Takımımızın Tasarımcıları ekip üyeleriyle toplantı yaparak araç üzerinde iyileştirme

çalışmaları yapıldı.

7

Araçta Yapılan Değişiklikler :

1. Tasarımda boyut olarak küçülmeye gidildi. Şekil 3.1’deki araç yaklaşık 4 kg ağırlığa

sahipti. Aracın şase olarak dar olması ve sivri kenarın fazla olması tasarımı küçülmeye doğru

yöneltti. Şekil 3.2’deki yeni tasarımda araç yaklaşık 2 kg ağırlığa sahipti. Şasenin genişliği

sayesinde sivri olan kenar sayısının aracın içinde kalmıştır.

2. Takımın tasarım ekibinin yaptığı analizler sonucu Şekil 3.1’deki aracın su içerisinde

rahat gidemeyeceği anlaşılmıştır ve yeni tasarım üretilmeye başlanmıştır. Şekil 3.2’deki son

tasarımın su içerisinde rahatlıkla gidebileceği takımın tasarım ekibinin yaptığı analizler sonucu

ortaya çıkmıştır.

Şekil 3.3 İlk Tasarım Hız Analizi

8

Şekil 3.4 Son Tasarım Hız Analizi

3. Ön Tasarımın şasesini toplarken bazı sorunlar ile karşılaşıldı bu sorunların başlıca

sebebi aracın Tasarım özelliğinden kaynaklanmaktadır. Sorun aracın malzeme koyulacak olan

pleksiglas kutunun içinde kutu bulunmasıdır. Bu olay montaj esnasında sıkıntılara yol

açmaktadır ve sürdürülebilir olmamaktadır.

Şekil 3.5 Ön Tasarım Kutu Modeli

9

4. Bu sorunun çözümü ise Son Tasarımda kutu içinde kutu modelinden vazgeçilerek tek

bir dikdörtgen kutu modeline geçildi. Yapılan su testi ile modelin su geçirip geçirmediği

test edildi.

Şekil 3.6 Kritik Tasarım Kutu Modeli

5. Aracın Son Tasarımında İlk Tasarımdan farklı olarak aracın şasesine sigma profil

eklendi böylece araç mukavemet açısından güçlendirilmiştir. İlk Tasarımda ise şaseyi herhangi

bir şekilde tutacak yapı bulunmaktadır.

Şekil 3.7 Ön Tasarım (sol) ve Kritik Tasarım (sağ) Şasesi

10

6. Ön Tasarım Raporundan farklı olarak bazı malzeme değişikliklerine gidildi bu sebepten

dolayı aracın maliyetinde bir değişme oldu.

Malzeme İsimleri Miktar Fiyat

Raspberry Pi 4 1 ₺476,53

Raspberry Pi soğutucu blokları 2 ₺7,28

16 GB SD Kart 1 ₺21,90

Raspberry Pi Kamera 1 ₺227,72

Emax Xa2212 980 KV 4 ₺74,28

80 Pin Jumper Kablo 2 ₺3,85

Arduino Mega 1 ₺79,34

MPU6050 1 ₺9,45

Su Altı Led 6 ₺16,80

Acil Durum Butonu 2 ₺50

Su Altı Mesafe Ölçüm Sensörü 3 ₺238,84

Elektrik Kablosu 1 ₺31,90

Usb kamera 1 ₺158,68

Sıvı Conta 1 ₺5,49

Usb uzatma kablosu 2 ₺230,00

Pleksi Kesim İşlemi 1 ₺150,00

₺1.782,06 Şekil 3.8 Kritik Tasarım Maliyet Tablosu

Parça ismi Miktar Türkiye Fiyatı

Raspberry pi 3 B+ 1 ₺296,00

Rpi Kamera 1 ₺181,73

Usb kamera 1 ₺133,13

Motorlar 4 ₺375,00

Sürücüler 4 ₺321,08

Röle 4 ₺5,06

Arduino uno 1 ₺24,91

mpu 6050 1 ₺11,08

Led aydınlatma 1 ₺2,80

₺1.350,79 Şekil 3.9 Ön Tasarım Maliyet Tablosu

11

4. ARAÇ TASARIMI

4.1 Sistem Tasarımı

Şekil 4.1 Araç ve Su üstü kontrol sistemi diyagramı

1) Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry sistemin ana kontrolcüsü olarak kullanılacaktır. Raspberry Pi’ye Ubuntu Mate

kurularak işlemlerin daha hızlı ve satabil çalışması amaçlanmaktadır. Arduino ile

haberleştirerek aracın hareket kontrolleri sağlanacaktır.

2) Arduino

Aracın konumunu, hareketini ve sensörlerin kontrolünü yaparak Raspberry Pi’ye

bildirecektir. Aynı zamanda motorların kontrolünü yapacaktır.

3) Su Altı Mesafe Sensörü

Bu sensörler ile aracın konumunu algılaması amaçlanmaktadır. Ayrıca bu sensörden

aldığımız veri ile aracın havuzun duvarlarına çarpmasını engellenecektir.

12

4) MPU6050

Bu sensör ile gyro verilerini öğrenip aracın doğrultusunu düzenlenmesi amaçlanmaktadır.

Böylece aracın dengede kalması sağlanmaktadır. İvme verilerini kullarak aracın konum

değerlerini takip etmesi amaçlanmaktadır.

5) DC-DC dönüştürücü

Bu dönüştürücü ile 48 V gelen gerilim 12V ve 5 V değerlerine düşürülüp sistemde

kullanılmaktadır. Ayrıca dönüştürücü devresinde girişlerde ve çıkışlarda sigortalar

bulunmaktadır.

6) Raspberry Pi – Kamerası

Bu kamera otonom görevlerde aracın gözü olacaktır. Aracın yönlendirilmesi ve görevlerin

tamamlanması için kullanılacaktır.

7) ESC

ESC ile fırçasız dc motorlar kontrol edilmektedir.

8) Motor

Motorlar ile Araç istenilen yönde hareket ettirilmektedir.

9) PC

Araç kontrol istasyonu PC olacaktır. Araç PC’ye yazılan yazılım ile manuel kontrol

edilecektir. Ayrıca otonom görevler için başlatma komutları buradan yollanılacaktır.

10) Kamera

Manuel görevler için bu kamera kullanılacaktır. Otonom görevlerde de kameradan görüntü

alarak araç izlenecektir.

11) Acil durduma butonları

Aracın acilen durdurulması için gerekli olan anahtarlamayı sağlayacaktır.

12) Sd kart

Raspberry Pi için depolama alanı sağlayacaktır.

13) Güç kaynağı

Araca gerekli olan gücü aktaran eleman.

13

Şekil 4.2 Aracın su üstü kontrol istasyonu

Su üstü kontrol istasyonu programında aracın tüm verileri alınmaktadır. Araca istenilen

komutlar gönderilebilmektedir. Otonom görevler için başlatma komutu yollanabilmektedir.

Araç otonom göreve başlarsa bitirme komutu hariç herhangi bir komut almamaktadır. Manuel

görevlerde araca komutlar klavyeden tuşlara basılarak otomatik gönderilmektedir. Aynı

zamanda USB kamera ile araçtan görüntü alınmaktadır.

4.2 Aracın Mekanik Tasarımı

4.2.1 Mekanik Tasarım Süreci

1. Tasarım modelleri literatür araştırması ve olası modellerin tespiti.

2. Olası modeller üzerinden fikir alış verişi yapılarak araç tasarımının belirlenmesi.

3. Araç tasarımı belirlendikten sonra hangi parçanın hangi üretim yöntemi ile

üretileceğine karar verilmesi.

4. Aracın genel taslağı bittikten sonra CAD bilgisayar ortamına aktarılması.

5. CAD ortamında iyileştirmeler yapılması.

6. Ön Tasarım modelinin şasesinin toplanması. Toplanan şasenin kusurları ve bu

kusurların belirlenmesi.

7. Elde edilen bilgiler ışığında yeni bir tasarım için CAD ortamında çalışmalara başlaması.

8. Tasarımın üretim için hazır hale getirilmesi. CNC ve 3D üretim yöntemleri ile aracın

şase kısmının üretilmesi.

14

Şekil 4.3 Aracın 1.Tasarımı Şekil 4.4 Aracın 2. Tasarımı

Şekil 4.5 Aracın Ön Tasarımı

Şekil 4.6 Aracın Final Tasarımı

15

Şekil 4.7 Aracın Final Tasarımı Sol Görünüş

Şekil 4.8 Aracın Final Tasarımı Ön Görünüş

16

Şekil 4.9 Aracın Final Tasarımı Üst Görünüş

Şekil 4.10 Final Tasarımın görünüşleri

Final Tasarımının seçilme sebebi Ön Tasarımın şase sorunu olmasıdır. Motor

yuvalarının şasenin içinde iyi konumlanamaması ve şasenin esneme yapması sebebiyle yeni bir

tasarıma geçildi. Final tasarımında şasesinin mukavemeti ve rijitliği sağlanmıştır. İtici

motorların şasenin içinde gömülü olması sebebiyle aracın devrilme sorunları azaltılmıştır.

17

Aracın fotoğrafları:

Şekil 4.11 Final Tasarımı Üretim Sonrası Resimleri

18

4.2.2 Tasarıma Ait Analizler

1. Hız analizi:

Şekil 4.12 Final Tasarım Yatay Hız Analizi

Şekil 4.13 Final Tasarım Düşey Hız Analizi

19

2. Basınç analizi:

Şekil 4.14 Final Tasarım Yatay Basıç Analizi

3. Yoğunluk:

Şekil 4.15 Final Tasarım Yatay Yoğunluk Analizi

20

4.2.3 Araç Tasarımına Ait Teknik Resimler

Şekil 4.16 Final Tasarımı Motor Kutusu

Şekil 4.17 Final Tasarımı Şase

21

Şekil 4.18 Final Tasarımı Malzeme Kutusu

Şekil 4.19 Final Tasarımı Kamera Kutusu

22

Şekil 4.20 Final Tasarımı Motor Tutacakları

Şekil 4.21 Final Tasarımı Gripper

23

Şekil 4.22 Final Tasarımı Araç Tasarım

24

4.2.4 Malzemeler

Ana gövde için uzun süren araştırmalar sonucunda birden fazla malzeme ve üretim

yönteminin birleşiminden oluşan bir gövde oluşturmaya karar verildi. Bunlar 3B Baskı(plastik),

Lazer Kesim (pleksiglas) ve şaseyi ayakta tutacak olan profillerdir. Bu malzemelerin kullanım

alanları ve seçilme sebepleri aşağıdaki başlıklarda detaylı bir şekilde belirtilmiştir.

Pleksiglas:

Estetik, şeffaflık ve malzemelerin korunması için pleksiglas malzemesi seçildi. Bu

seçim ile Malzeme üretimi kolaylaştırıldı.

Şekil 4.23 Final Tasarımı

Filament:

Aracın motor tutacaklarını üretmek için PLA malzemesi kullanılmaya karar verildi.

Şekil 4.24 Filament ve Motor Tutacağı

25

Gijon mil:

Gripper tutacaklarına monte edilip kolayca açılıp kapanmasını sağlamak amacıyla tercih

edildi.

Şekil 4.25 Gijon mil

Pleksiglas yapıştırıcı:

Pleksiglas malzemelerinin birbirini tutturulması ve sudan yalıtılması için bu yapıştırıcı

kullanıldı.

Şekil 4.26 Yapıştırıcı

Pnömatik rekor:

Pnömatik sistemde hava kaçışı olamaması için boru bağlantı yerlerine bu malzeme

kullanılacaktır. Böylece kablo bağlantı yerlerine rekor koyularak kabloların arasından su

geçmesi önlemiş olunacaktır.

Şekil 4.27 Pnömatik Rekor

26

Dc Motorlar:

Araçta 4 motor kullanılarak kontrol sağlanılacaktır. bunlar 2 ileri-geri ve 2 aşağı-yukarı

olmak üzeredir. Motor KV değeri düşük olandan seçilmiştir bunun sebebi KV değeri düştükçe

torkun artmasıdır. Böylece aracın tork ihtiyacından dolayı düşük KV’li motorlar iş görecektir.

Şekil 4.28 Fırçasız Dc Motor

Motor, XA 2212 820 KV değerinde olan motor seçildi hesaplar sonucu motorun 2 kg/cm

torka sahip olduğu belirlendi.

Sigma Profil:

Aracın şasesinin esneme yapmaması ve montaj esnasında bir kemik iskelete sahip

olması amacıyla sigma profil kullanıldı.

Şekil 4.29 Sigma Profil ve Araç iskeleti

27

Pnömatik boru:

Aracın elektrik kabloları bu borular içinde geçerek Pnömatik rekorlarla birleşerek su

geçişini önlemiş olacaktır .

Şekil 4.30 Pnömatik boru

4.2.5 Üretim Yöntemleri

Takım 2 farklı üretim tekniği kullanmıştır. Bunlar lazer CNC ve 3B Baskı yöntemidir.

Lazer CNC yöntemi :

Lazer CNC yönteminin kullanılma sebebi üretim kolaylığı ve zamandan tasarruftur.

Şekil 4.31 Lazer CNC

28

3B Baskı Yöntemi:

Motorun tutma yerleri ve pervaneler 3B Baskı Yöntemi ile üretilecektir.

Şekil 4.32 Motor tutacağı ve 3B yazıcı

4.3 Fiziksel Özellikler

Özellikler

Aracın ismi Cezeri

Uzunluğu 519,75 mm

Genişliği 306 mm

Yüksekliği 203 mm

Toplam yüzey alanı 1368994,59 mm2

Toplam Ağırlığı 2318,61 g

Hacmi 1712824,12 mm3

4.33 Fiziksel Özellikler Tablosu

5 Elektronik Tasarım, Algoritma ve Yazılım Tasarımı

5.1 Elektronik Tasarım Süreci

Aracın elektronik tasarım süreci 3 aşamadan oluşmaktadır:

1-Gerekli kompenentlerin ve enerji taşıma kablolarının hesabı ve seçimi.

2-Merkezi besleme noktasından gelen gerilimin uygun gerilime dönüştürülmesi.

3-Data hatları için uygun haberleşme protokolünün seçimi ve testi.

İlk aşamada tespit edilen malzemelerin satın alınıp donanımsal ve yazılımsal özellikleri test

edilecektir, akabinde ise montaj kısmına geçilecektir.

29

Kablo gerilim düşümü hesabına göre 8 AWG kablo kullanılacağı hesaplanmıştır. Araca gelen

48v gerilimide hazır bir dc dc buck konverter ile 12v a düşürüp kullanmayı hedeflemekteyiz.

RASPBERRY Pİ 4

Özellikle otonom görevi için güçlü bir kontrol kartı seçmek adına hem ekonomik hem

de kullanım kolaylığı açısından raspberry pi 4 seçildi. Raspberry pi4 ün temel özellikleri 1.5

GHz dört çekirdekli ARM Cortex-A72 CPU, 4GB RAM, Gigabit Ethernet. Aracın

kontrolünden çok görüntü işleme kısmı için bu kartın kullanılması hedeflenmektedir.

Şekil 5.1 Raspberry pi 4

Arduino Mega

Görüntü işleme işi çok ciddi işlem kapasitesi gerektirdiği için o kısımı raspberry pi

kullanarak yapmayı hedeflemekteyiz. Kontrol kısmını ise arduino nano kullanarak yapmayı

hedefliyoruz. Bu sayede raspberry pi ın işlem yükünü azaltıp bir kısmını arduinoya yaptırmış

olacağız. Neden arduino sorusunun cevabı ise yine kullanım kolaylığı ve efektif

çalışabilmesidir.

Şekil 5.2 Arduino Mega

30

Acil Stop Butonu

Aracın üst kısmında bulunacak olan acil stop butonu sayesinde herhangi bir acil

durumda basılarak ana besleme hattının gerilimini kesecektir ve dolayısıyla araca elektrik akışı

kesilmiş olacaktır. Bu butonu plastikten tercih ettik çünkü metal olması durumunda sudan

dolayı korozyona uğrayacaktır. Ancak klemens vidaları metal olduğu için gerekli bağlantıları

yaptıktan sonra epoksi reçine ile metal noktaları da kapatacağız

Şekil 5.3 Acil Durum Butonu

Fırçasız Motor Sürücü

FVT LittleBee 20A fırçasız motor sürücü(ESC) içerisinde bulunan mikrokontrolcü ile

bilgisayardaki arayüğz programı ile programanıp geerekli konfigrasyon yapıldıktan sonra son

derece efektif bir şekilde çalışmaktadır. Birçok sualltı aracı takımı çift yönlü çalışan esc alamayı

tercih ediyor. Ancak biz maliyeti düşürmek adına nomrla bier esc alıp röle ile kendimiz çift

yönlü hale getirmeyi hedeflemetkeyiz. Bu esc kullanacağımız motorlar için uygun güce sahiptir

ve esv hanesinde sudan koprunacak şekilde duracaktır.

Şekil 5.4 ESC

31

Fırçasız Motor

Tasarladığımız thrusterlara tahrik gücünü veren motor 800kva brushless dc motordur.

Bu motor tipini seçmemizin ana sebebi ise sargılarının vernik kaplı olması ve şasesinin

aluminyum olması ile beraber sudan etkilenmemesidir.

Şekil 5.5 Fırçasız Dc Motor

MPU 6050 Gyro Sensör

MPU-birçok projede sıklıkla kullanılan üzerinde 3 eksenli bir gyro ve 3 eksenli bir açısal

ivme ölçer bulunduran 6 eksenli bir IMU sensör kartıdır. Her eksende 16bit çözünürlükte çıkış

verebilmektedir. Aracımızın yan atmaması ve ya ters dönmemesi için pid kontrol ile kullanmayı

hedeflemekteyiz. Mikrokontrolür ile I²C haberleţmesi ile çalýţmakta olup en ufak

elektromanyetik alandan etkilenmektedir. Bu sorunu da su altý aracımızın modüle tasarımı

sayesinde aşmayı hedeflemekteyiz. Modüler tasarımın bize en büyük katkısı motorlar ve

sürücüler kontrol modülünden uzakta konumlandırılmış durumda, dolayısı ile herhangi bir

elektromanyetik alandan etkilenme durumu söz konusu olmayacaktır.

Şekil 5.6 Gyro Sensör

32

Klemens Modülü

Arduino nano klemens shield ve raspberrpi klemens shield ile arduinonun pinlerinden çıkan

kabloları kolayca ve güvenli bir şekilde çevre birimlere iletmeyi hedefliyoruz. ikinici aşamada

ise kendi anakartımızı tasarlamayı hedeflemekteyiz.

Şekil 5.7 Klemens Modülü

Su Sensörü

Bu sensörü kendimiz elektrot mantığı ile yapmayı hedeflemekteyiz. Aracımızın

modüler yapısından dolayı he modüle bu sensörden koyup herhangi bir ıslanma anında aracı su

yüzeyine çıkacak şekilde programlamayı hedefliyoruz. Basit bir direnç yardımı ile

bu sensörü üretip doğru kablolama ile efektif çalışır hale getireceğiz.

Şekil 5.8 Su Sensörü Modülü

DC DC Buck Dönüştürücü

Ana besleme noktasından gelen 48V gücü 12V a dönüştürecek modül. Bu

dc dc buck dönüştürücü su altı aracımız için uygun gerilimi bize sağlayacaktır. 150w olan ve

üzerinde bulunan ayar potu sayesinde 0-60v DC girişi 0-30v DC çıkışa çevirmektedir.

%95 verimlilikele çalışmakta olup kendi yapacağımız fanlı soğutma ile destekleyeceğiz.

Şekil 5.9 DC DC Dönüştürücü

33

Şekil 5.10 Aracın Blok Şeması

Şekil 5.11 Aracın Kontrol Kartı

34

Şekil 5.12 Aracın Elektronik Sistem Şeması

35

5.2 Algoritma Tasarım Süreci

5.1 Araç Kontrol Sistemi Mesaj Algoritması

Araç kontrol sisteminde Şekil 5.1’deki algoritma tasarlandı. Algoritmada eksiklikler olduğu

belirlendi ve algoritma iyileştirildi .

36

Şekil 5.2 Araç Kontrol Sistemi Mesaj Algoritması

Bu algoritma ile Kontrol istasyonundan Raspberry Pi’ ye veri yollanacaktır. Yollanan bu

verilere göre Raspberry Pi motorları harekete geçirecektir.

37

5.3 Hareket algoritması

Bu algoritmada A değişkeni döngünün devam edebilmesi için gerekli olan şartı

barındırmaktadır. B değişkeni ise adım sayısını belirtir bu değişken istenirse kolayca

değişebilecek şekilde tasarlandı.

38

5.4 Navigasyon Algoritması

Navigasyon algoritması iki doğrulama ile çalışmakta en başta gerekli verileri okuyup kendi

konumunu belirlemekte daha sonra ise hareketlerine göre konum verileri değiştirmektedir. Bu

algoritma gerekli çalışmalar ve birebir denemeler sonucu değişebilir.

39

5.5 Güdüm Algoritması Tasarımı

Güdüm algoritması havuzu tarama ve cisim algılama üzerine kurulu , bu algoritma aracın

testlerinde gözlemlenen sonuçlara göre geliştirilecektir.

Cisim algıla işlemlerinde Fast R-CNN ve R-CNN gibi cisim algılama işlemlerinde kullanılan

sistemleri kullanmayı amaçlıyoruz.

40

5.3 Yazılım Tasarım Süreci

Araç navigasyon sistemi için iki farklı yöntemimiz bulunmakta bu iki farklı yöntem navigasyon

sisteminin daha güvenli ve daha sürdürülebilir hale getirmektedir.

1.Sistem

Araç su içerisinde 3 eksende mesafe ölçümü yapacak ve hareketlerine göre bu mesafe

değerleri değişecek buna göre araç kendi konumunu bulabilecektir. (Not:Kırmızı çubuklar 3

eksende mesafe ölçümünü temsil etmektedir)

Şekil 5.6 Örnek sensör yerleşimi

2.Sistem

Aracın içerisinde gyro-sensör bulunmaktadır gyro-sensör ile alınan veriler işlenerek

aracın tam ve doğru konumu öğrenilecektir. 1.sistemden alınan veriler başlangıç verisi olacak

bu verilere gyro-sensörden gelen veriler ile destekleme yapılarak aracın kendi konumunu

bulması sağlanacak. Araç bu sistemden aldığı veriler ile göreve göre su içerisini otomatik olarak

tarayacak.

41

Şekil 5.7 Harf Tanıma

Harf tanıma işleminde Pytesseract kütüphanesini kullanmaktadır. Bu kütüphane hızlı

olması, donanımı zorlamaması ve kolay kurulumu nedeniyle seçildi. Threshold yaparak

görüntüyü daha az karmaşık hale getirdik. Gördüğünüz üzere bu yazılım ile A harfi bilgisayar

tarafından algılanmıştır. Geliştirdiğimiz bu yazılım bir resmi farklı açılardan 10 defa okumakta

ve en fazla hangi harf çıktı verildiyse sonuç olarak o harf alınmaktadır. Böylece hata oranı en

aza indirilmektedir.

42

Şekil 5.8 Harf Konum Bulma

Şekil 5.9 Harf Konum Bulma Geliştirilmiş Versiyon

Harf konum bulma yazılımı Harf Tanıma işleminin bütün bir resimde yapılarak

donanımın zorlanmasını engellemek amacıyla geliştirilmiştir. Bu yazılım ile harf konumları

bulunmakta ve resimden parçalar halinde kesilmektedir bu parçalar Harf Tanıma Yazılımına

ayrı ayrı verilerek çıktılar alınmaktadır.

43

5.4 Dış Arayüzler

Aracın dış arayüzü C# Form Application ile oluşturulacak olup seri haberleşme

kütüphanesinden yararlanılacaktır. Bu platformu tercih etme sebeplerimiz ise yaygın olarak

kullanılması, sürükle bırak metodunun hızı ve çok ayrıntılı olmasıdır. Arayüzde ise kamera

ekranı, kontrol paneli için joistik ikonları, gyro sensörden alınan değerlerin gösterilmesi, nem

sensörlerinden alınan bilgilerin ekranda gösterilmesi acil stop butonu ikonu ve gripper joystick

ikonu yer alacaktır.

Şekil 5.10 Kontrol İstasyonu

44

6. GÜVENLİK

Araçta herhangi bir aksaklık ve olası bir müdahale durumunda aracın gücünü kesmek için

acil durum butonu kullanılacaktır

Şekil 6.1 Acil Durum Butonu

Aracın motor ve pervanelerini herhangi zarar ve darbeden korumak amacıyla motorlara

etrafını çevreleyen kutu tasarlandı.

Şekil 6.2 Motor Kutuları

Aracın sivri kenarları ve diğer parçaların kenarları herhangi bir zarar verilmemesi için şaseye

radyüs yapılarak diğer parçalarda şaseye gömüldü.

Şekil 6.3 Aracın Şasesi ve Parçaların Konumları

45

7. TEST

Aracın Final Tasarımın malzeme kutularına su testi yapıldı ve kutuların su geçirgenlikleri test

edildi. Testten geçemeyen malzemeler ise sızıntı yerlerine ilgili yapıştırıcı uygulanarak tekrar

aynı teste maruz bırakıldı.

Aracın malzeme kutularının kapaklarında su geçirmemesi ve acil bir durumda açılması için

kapaklara sıvı conta testi yapılmıştır.

Şekil 7.2 Sıvı Conta Testi

Şekil 7.1 Malzeme Kutusu Su Testleri

46

8. TECRÜBE

Araç yapılırken birçok yerlerde hatalar yapılmıştır bunlardan biri ön tasarımın malzeme kutusu

bir biri içerisinde iki kutuydu CAD ortamında herhangi bir sorun gözükmezken aracı gerçek

ortaya çıkarıldığında kutuların birbirine geçmediği görülmüştür.

Şekil 8.1 Test Aşaması

Bu sorunun çözümü birbiri içinde kutular şeklinden tek bir kutu ve izolasyonu yapılmış bir

kutu modeline geçmekti malzeme israfını önleyerek ve su geçirgenliğini tehlikeye atmayarak

yeni bir kutu modeline geçildi .

Şekil 8.2 Tasarlanan Yeni Kutu Modeli

Diğer bir karşılaşılan sorun ise ön tasarımın şasesinin yeterince sağlam olamaması, şasenin

esneme yaparak yer değiştirme yapması ve aşağı yukarı motorların şasenin altında kalarak

ulaşım ve müdahale imkanını zorlaştırması.

47

Şekil 8.3 Esneme yapan şase

Şasenin esnemesini önlemek için final tasarımında sigmalardan şaseye iskelet yapıldı.

Şekil 8.4 Final Tasarımı İskelet yapısı

Bu tecrüben yer alarak aracın motorlarını Final Tasarımında merkeze konuşlandırarak

müdahale imkanı kolaylaştırılmış oldu .

48

Şekil 5.7 de ki yazılımın sistemi yorabilmesi nedeni ile Sistemi daha az yoracak bir algoritma

araştırıldı fakat kullanılan yazılımın geliştirilmesi planlandı. Bunun üzerine yazılıma sadece

harflerin konumunu algılayacak bir tasarım geliştirilerek eklendi .

9. ZAMAN, BÜTÇE VE RİSK PLANLAMASI

Malzeme İsimleri Miktar Fiyat

Raspberry Pi 4 1 ₺476,53

Raspberry Pi soğutucu blokları 2 ₺7,28

16 GB SD Kart 1 ₺21,90

Raspberry Pi Kamera 1 ₺227,72

Emax Xa2212 980 KV 4 ₺74,28

80 Pin Jumper Kablo 2 ₺3,85

Arduino Mega 1 ₺79,34

MPU6050 1 ₺9,45

Su Altı Led 6 ₺16,80

Acil Durum Butonu 2 ₺50

Su Altı Mesafe Ölçüm Sensörü 3 ₺238,84

Elektrik Kablosu 1 ₺31,90

Usb kamera 1 ₺158,68

Sıvı Conta 1 ₺5,49

Usb uzatma kablosu 2 ₺230,00

Pleksi Kesim İşlemi 1 ₺150,00

Toplam : ₺1.782,06 Şekil 9.1 Kritik Tasarım Maliyet Tablosu

Şekil 8.5 Ön Tasarım (sol) Final Tasarım (sağ) motor konumları

49

Şekil 9.2 Zaman Çizelgesi

50

Şekil 9.3 Risk Raporu

51

10. ÖZGÜNLÜK

Şekil 10.1 Final Tasarımı

Aracın modüler yapısı sayesinde üzerinde yapılacak değişiklikleri çok hızlı bir şekilde imkan

sağlamaktadır. Aracın önemli kısımlarından bir diğeride şase üzerinde bulunan ray üzerinde

yatay itici motorların konumunu istenilen bir şekilde ayarlanabilmesidir.

Şekil 10.2 Aracın manipülatörü

Aracın manipülatör kısmında havalı olan bir manipülatörü içine redürtörlü bir dc motor ve ona

kaplin ile bağlı bir gijon mil ile hareketini yapılması düşünülmektir

52

Şekil 10.3 Konum Algılama Yazılımı

Şekil 10.4 Konum Algılama Algoritması Geliştirilmiş Versiyon

Aracın yazılım tarafında da çalışmalar yapıldı. Yazılımda harf tanıma işleminde bütün

görüntüde harf aramaktadır. Bu işlem donanımı zorlayabilmektedir. Bunun üzerine harflerin

bulunduğu konumu belirleyen bir algoritma tasarlamaya karar verildi. Cornerharris

algoritmasıyla görselin nokta yoğunluğu belirlendi. Bu yoğun olan noktalar kendi

tasarladığımız algoritma ile tespit edildi ve Şekil 10.3 üzerinde görüldüğü üzere kareler çizildi.

Algoritmanın daha başarılı çalışması için yerel bölgelerde yoğunlaşan karelerin bir büyük

kareye alınması için çalışma yapıldı. Şekil 10.4’de görüldüğü üzere algoritma başarılı bir

şekilde geliştirildi

53

Aracın kamerası için geliştirilecek olan bu kamera ayağı kumanda kontrolü ile kameranın açısı

değiştirir ve böylece aracın kamera pozsiyonunu el ile müdahale kontrolünü ortadan kaldırır

Şekil 10.5 Kumanda Kontrollü Kamera Ayağı

54

REFERANSLAR

1. https://docs.opencv.org/3.2.0/d5/d69/tutorial_py_non_local_means.html

2. https://docs.opencv.org/master/da/d56/group__text__detect.html#gsc.tab=0

3. https://www.pyimagesearch.com/2018/09/17/opencv-ocr-and-text-recognition-with-

tesseract/

4. https://www.pyimagesearch.com/2018/09/17/opencv-ocr-and-text-recognition-with-

tesseract/

5. https://www.learnopencv.com/deep-learning-based-text-recognition-ocr-using-

tesseract-and-opencv/

6. https://docs.opencv.org/3.1.0/d9/d61/tutorial_py_morphological_ops.html

7. https://docs.opencv.org/3.1.0/dd/d49/tutorial_py_contour_features.html

8. https://www.learnopencv.com/deep-learning-based-text-recognition-ocr-using-

tesseract-and-opencv/

9. https://github.com/ro6ley/python-ocr-example

10. https://www.pyimagesearch.com/2014/07/21/detecting-circles-images-using-opencv-

hough-circles/

11. https://stackoverflow.com/questions/16533078/clone-an-image-in-cv2-python

12. https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Components/General%20IC/PS-

MPU-6000A.pdf

13. https://github.com/search?q=python+ocr

14. https://github.com/ybur-yug/python_ocr_tutorial

15. https://www.teachmemicro.com/arduino-pid-control-tutorial/

16. https://www.udemy.com/deep-learning-ve-python-ileri-seviye-derin-ogrenme-52/

17. https://www.udemy.com/deep-learning-ve-python-adan-zye-derin-ogrenme-5/