Dergiler / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2022 / Cilt: 37 - Sayı: 1

Toz yatak füzyon birleştirme eklemeli imalatta kusur tespiti için öğrenme aktarımı kullanan derin öğrenme tabanlı bir yaklaşım

A deep learning-based approach for defect detection in powder bed fusion additive manufacturing using transfer learning

Sayfa
361–375
Yayın Tarihi
2022-10-18
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

VGG-16, InceptionV3 ve DenseNet ön öğrenmeli modellerinden transfer öğrenimi yapılarak en iyi performans %86 doğruluk değeri ile VGG-16 modelinde elde edilmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Günümüzde toz yatak füzyon birleştirme (TYB) metal eklemeli imalat, karmaşık geometrili parça imalatında sıklıkla tercih edilmesine rağmen, parça imalat süreçlerinin gerçek zamanlı izlenmesi yeterli düzeyde değildir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Modelin eğitimi ve performansı için veri seti, EOS M290 makinesinde imal edilmiş örnek bir üç boyutlu yapının fotoğrafları ile oluşturulmuştur.
💡
Sonuç & Katkı:VGG-16, InceptionV3 ve DenseNet ön öğrenmeli modellerinden transfer öğrenimi yapılarak en iyi performans %86 doğruluk değeri ile VGG-16 modelinde elde edilmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Eklemeli İmalat · Toz Yatak Füzyon · Derin Öğrenme

Özet

Günümüzde toz yatak füzyon birleştirme (TYB) metal eklemeli imalat, karmaşık geometrili parça imalatında sıklıkla tercih edilmesine rağmen, parça imalat süreçlerinin gerçek zamanlı izlenmesi yeterli düzeyde değildir. Bu nedenle makine kontrol sistemi büyük ölçüde açık döngü olarak kalmaktadır. Bazı metal eklemeli imalat makineleri toz yatağının izlenmesini görüntülerle sunarken, toz yatağı katmanında oluşabilecek kusurların otomatik tespiti ve kontrol sistemini uyarıcı yeteneğinin olduğuna rastlanmamıştır. Çalışmada, herhangi bir TYB metal eklemeli imalat makinesinde gerçek zamanlı kontrol sisteminin bir bileşeni olma potansiyeline sahip toz yatağı görüntülerinin yerinde izlenmesi ve kusurların tespiti için makine öğrenmesi temelli örnek bir yaklaşım sunulmuştur. Makine öğrenmesinin alt alanlarından olan derin öğrenme yöntemi kullanılarak, işlemin bir katmanının oluşturulmasında meydana gelebilecek kusurları tespitine yönelik sınıflandırma yapılmıştır. Kusurları algılama ve sınıflandırma işlemi evrişimli sinir ağları modeli kullanılarak yerine getirilmiştir. Modelin eğitimi ve performansı için veri seti, EOS M290 makinesinde imal edilmiş örnek bir üç boyutlu yapının fotoğrafları ile oluşturulmuştur. VGG-16, InceptionV3 ve DenseNet ön öğrenmeli modellerinden transfer öğrenimi yapılarak en iyi performans %86 doğruluk değeri ile VGG-16 modelinde elde edilmiştir.

Abstract

Although powder bed fusion joining (TYB) metal additive manufacturing is frequently preferred in the production of complex geometry parts today, real-time monitoring of part manufacturing processes is insufficient. Therefore, the machine control system remains largely open loop. While some metal additive manufacturing machines present the powder bed monitoring with images, it has not been found that they can automatically detect the defects that may occur in the powder bed layer and stimulate the control system. In the study, an exemplary machine learning-based approach is presented for on-site monitoring and defect detection of powder bed images, which can be a component of a real-time control system in any TYB metal additive manufacturing machine. Using the deep learning method, which is one of the subfields of machine learning, a classification was made to detect the defects that may occur in creating a layer of the process. Detection and classification of defects were carried out using the convolutional neural networks model. The data set for training and performance of the model was created with photographs of a three-dimensional sample structure manufactured on the EOS M290 machine. The best performance was obtained in the VGG-16 model with 86% accuracy by performing transfer learning from VGG-16, Inception V3, and DenseNet pre-learning models.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

DUMAN, B., ÖZSOY, K. (2022). Toz yatak füzyon birleştirme eklemeli imalatta kusur tespiti için öğrenme aktarımı kullanan derin öğrenme tabanlı bir yaklaşım. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 37 - Sayı: 1, 361–375. https://ajindex.com/articles/523453

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (14)

  1. Suat Y. A., Koc B., Yilmaz O. Building strategy effect on mechanical properties of high strength low alloy steel in wire+ arc additive manufacturing. Zavarivanje i zavarene konstrukcije, 65(3), 125-136, 2020
  2. Ertugrul I. The Fabrication Of Micro Beam From Photopolymer By Digital Light Processing 3d Printing Technology. Micromachines, 11(5), 518, 2020
  3. Sezer H., Eren O, Börklü H., Özdemir V. Additive manufacturing of carbon fiber reinforced plastic composites by fused deposition modelling: Effect of fiber content and process parameters on mechanical properties, 34(2), 663-674, 2019
  4. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Elmer J.W., Milewski J.O., Beese A.M., Wilson-Heid A., De, A., Zhang W., Additive Manufacturing of Metallic Components – Process, Structure And Properties. Prog. Mater. Sci., 92, 112–224, 2018
  5. Liu S., Shin Y.C. Additive Manufacturing Of Ti6al4v Alloy: A Review. Mater. Des., 164, 107552, 2019
  6. Chen Y., Li T., Jia Z., Scarpa F., Yao C.W., Wang L. 3D Printed Hierarchical Honeycombs With Shape Integrity Under Large Compressive Deformations. Material Design. 137, 226–234, 2018
  7. OTAG, 2020. T.C Cumhurbaşkanlığı Savunma Sanayi Başkanlığı Eklemeli İmalat Teknolojileri Yol Haritalar Erişim Tarihi: 15.12.2020,
  8. Poyraz Ö., Kuşhan M. C. Investigation of the effect of different process parameters for laser additive manufacturing of metals. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(2), 729-742, 2018
  9. Sames WJ, List FA, Pannala S.The Metallurgy And Processing Science Of Metal Additive Manufacturing. Int Mater Rev 61(5), 315–360, 2016
  10. Tapia, G., Elwany, A. A Review On Process Monitoring And Control İn Metal-Based Additive Manufacturing. J Manuf Sci Eng, 136(6), 60801, 2014
  11. Clijsters S., Craeghs T., Buls S, In Situ Quality Control Of The Selective Laser Melting Process Using A High-Speed, Realtime Melt Pool Monitoring System. Int J Adv Manuf Technol, 75(5),1089–1101, 2014
  12. Doubenskaia M.A., Zhirnov I.V., Teleshevskiy V.I., Bertrand P., Smurov I.Y. Determination Of True Temperature İn Selective Laser Melting Of Metal Powder Using İnfrared Camera. Mater. Sci. Forum, 834,93-102, 2015
  13. Grasso M.V., Laguzza Q. Semeraro B.M. Colosimoın-Process Monitoring Of Selective Laser Melting: Spatial Detection Of Defects Via İmage Data Analysis. J. Manuf. Sci. Eng., 139 (5), 051001, 2017
  14. Kanko