CNC TEKNOLOJİLERİ VE OTOMASYONU
  Mekatronik Mühendislik Felsefesi
 

Mekatronik Yeni Mühendislik Felsefesi

 

            Literatür ve yapılan önceki çalışmalar incelendiğinde, mekatroniğin farklı tanımlamalarıyla karşılaşılmaktadır. Mekatronik, mikro elektroniğin makine mühendisliğine uygulanması veya mekanik ve elektroniği bilgi teknolojisi ile işlevsel olarak birleştirip özümsenmesini sağlayan bir yaklaşımdır denilebilir. Mekatronik ilk kez 1970’li yıllarda Japonya’da Yasakawa Elektrik Şirketi’nde görev yapan bir mühendisin elektrik motorlarının bilgisayarla denetimini sağlaması esnasında kullanılmıştır. Ancak batıdaki tanımı, Japonya kadar çabuk olmamış, zamanla teknolojideki gelişmeler elektrik – elektronik malzemelerinin daha çok kullanımı ve denetlenmesini gündeme getirmiş, bunun sonucunda da bir gereksinim olarak ortaya çıkmıştır. Düşünce olarak ‘ Elektro Mekanik Mühendislik ‘ tanımı 1990’larda kullanılmış şimdi ise, ‘ Mekatronik Mühendisliği ‘ şekline dönüşmüştür.

 

          Mekatronik, 1970’li yıllarda, servo teknolojisi ile birlikte robotik uygulamalarında kullanıldı. Otomatik kapılar, kahve – çay makineleri ve oto fokus kameralar bunlara örnek olarak verilebilir. 1980’li yıllarda, bilgi teknolojisinin ilerlemesi ile daha iyi bir verim için micro işlemciler mekanik sistemlerle daha çok bütünleşmeye başladı. Sayısal denetimli tezgahlar ve robotlar, otomobillerde elektronik motor denetimi, fren sistemleri örnekler arasında sayılabilir. 1990’li yıllarda ise gelişen iletişim teknolojisi ile birlikte ürün çeşitliliği arttı. Uzaktan kumanda edilebilen robot kolları, micro duyucu ve eyleyiciler teknolojik gündemdeki yerini aldı.

 

 

Mekatronik Uygulamaları

 

         Günümüzde birçok makine ve sistemler; otomotiv, üretim, test ve ölçüm, endüstriyel elektronik uygulamalar elektro – mekanik doğaya sahiptirler. Mekatronik yaklaşımda birçok geleneksel mekanik eleman elektronik karşılıklarıyla çözümlenmeye çalışılmaktadır. Birçok mekanik işlev elektronik yardımı ile yapılarak daha esnek, tasarımı ve programlanması daha kolay sistemler ortaya çıkmaktadır. Burada mekatronik ürün ve tasarım sözcüklerini irdeleyerek tanımlarını yapmak gerekir. Mekatronik ürün karakteristik olarak geleneksel makine ve elektronik ürünlerden farklıdır. Tasarımları için ek metot ve strateji belirlenmesi gerekir. Mekatronik bir tasarım gerçekleştirirken ne makine, ne elektrik mühendisi, ne de salt yazılım sorunu çözümleyebilir. Esnek bir geçişle grup çalışmasını sağlanması, hayati önem taşımaktadır. Bu konuda yine Japon firmaları Avrupalı ve Amerikalı rakiplerinden daha hızlı yol almaktadır. Bir mekatronik ürünün en iyi şekilde tasarlayabilmek için konuyla ilgili uzman mühendislerin grup çalışması yapması gereklidir. Mekatronik ürünlerin sunduğu esneklik ve akıllılık boyutu, güvenilirlik ile kabul edilebilir fiyatlar tasarımda göz önünde bulundurulmalıdır.

 

      Algılayabilen, akıl yürütebilen, karar verebilen ve bu karar doğrultusunda hareket edebilen otomatik makineler ( mekatronik sistemler ) çağdaş dünyanın vazgeçilmez temel araçlarıdır. Mekatronik ürün pazarlarından bazıları tıbbi cihazlar, robotik ve otomasyon, üretim ( bilgisayar denetimli makineler ) olarak sayılabilir. Uygulama alanlarından bazıları hareketli robotlar ( askeri robotlar, denizaltı robotları ), akıllı makineler ( biyomekanik konularda kullanılan akıllı micro makineler, paketleme makineleri, akıllı beyaz eşya ürünleri ), lazer/optik sistemler ( sivil –askeri amaçlı uygulamalar ), ölçüm cihazları, görüntü işleme – nesne algılama sistemleri ( özellikle montaj hatlarında ), tıpta kullanılan robotlar ( ortopedi, endoskopi ), endüstriyel robotlar ( kaynak, montaj, alma – yerleştirme ) olarak gösterilebilir.

 

 

Mekatronik Sistemler

 

       Mekatronik bir sistemde veya üründe bulunabilen gerekli elemanlar arasında elektrik devreleri ve elemanlar ( direnç, kapsitans, endüktans gibi ), yarı iletkenler ve elektronik malzemeler  ( diyot, transistör, köprü devreleri, güç elemanları gibi ), veri işleme ( analog – dijital veya dijital –analog çeviriciler gibi ), sensörler ( duyucular ), motorlar ( eyleyiciler ) bulunmaktadır. Gerekli sistem elemanlarını ayrıntılı vermek de mümkündür.

 

          Morlar güç iletimi açısından üç grupta; elektrik, hidrolik ve pnömatik olarak incelenir. Elektrik motorlarını kendi içinde gerek sürücü güçleri ( AC, DC ) gerekse tasarımları açısından ( adım, disk ) açısından farklı gruplarda incelemek mümkündür. Mekatronik sistemlerde sürücü elemanı olarak alternatif akım motorları ( indüksiyon, senkron, üniversal, servo ), doğru akım motorları ( sargılı, seri, şönt, kompunt, sabit mıknatıslı, fırçasız, servo ), adım motorları ( melez, sabit mıknatıslı, değişken relüktanslı, disk ) kullanılabilmektedir. Yine bu sistemlerde birçok ölçüm sensörleri; konum ( potansiyemetre, LVDT, senkron, rezolver, optik enkoder, fotoelektrik ), hız ( DC takometre, AC takometre, optik takometre ), kuvvet ( pnömatik ), sıcaklık, akış hızı, basınç, seviye kullanılmaktadır.

 

       Mekatronik cihazlar veya sistemler artık günlük yaşamın bir parçası haline gelmiştir. Hava yastıklı otomobil güvenlik sistemleri, otomobil elektronik yakıt sistemleri, otomatik kapı kilit sistemleri, ev güvenlik sistemleri, klima sistemleri, fotokopi ve faks makineleri, elektrikli daktilo, lazer yazıcı, bilgisayar sürücü sistemleri, oto fokus 35 mm kameralar, video ve kompakt disk sürücüleri, kaynak robotları, otomatik güdümlü makineler, uçuş denetim eyleyicileri, kokpit denetimi, programlanabilen mantık denetleyicileri ile denetlenen taşıma sistemleri, sayısal denetimli tezgahlar, dikiş makinesi, bulaşık ve çamaşır makineleri, derin dondurucular, ayrıca bu kapsamda değerlendirilebilecek diğer ev ve mutfak aletlerini ve hatta oyuncakları bu grupta sayabiliriz.

 

      Fotokopi makinesi en güzel Mekatronik sistem örneklerinden biridir. Birçok analog – dijital devreleri, duyucuları, eyleyicileri ve micro işlemcileri içerir. Fotokopi çekiminde işlem sırası özet olarak şöyle verilebilir. Kullanıcı orijinali cam yüzeye koyar, fotokopi işlemini başlatmak üzere düğmeye basar. Orijinali yüksek bir ışık kaynağı tarar ve karşılık gelen görüntüyü metal merdanenin üzerine gönderir. Sonra boş bir sayfa kağıt koyacağına yüklenir, görüntü kağıda toner yardımıyla ısıtılarak yapıştırılır ve çıkış mekanizması kağıdı dışarıya atar. İşlem böylece sonuçlanmış olur. Burada kullanılan devrelerin her birisinin görevi ayrıdır; Analog devreler; ışığı, ısıtıcıyı ve diğer güç elemanlarını denetler. Dijital devreler; göstergeleri, gösterge ışıklarını, ara birim düğmelerini, micro işlemci ve mantık devrelerini denetler. Optik duyucular ve micro anahtarlar kağıdın var – yok durumunu algılar, doğru yerleştirilip yerleştirilmediğini gösterir, enkoderler motorların dönüş bilgisini verir. Son olarak eyleyiciler; servo ve adım motorları ise kağıdın yüklenmesi, iletilmesi, merdanenin dönmesinden sorumludur.

 

 

Mekatronik Eğitimi

 

        Uzak Doğu, Avrupa, Amerika Birleşik Devletleri, İngiltere ve Türkiye’ de verilen veya verilmekte olan mekatronik eğitim çalışmaları şu şekildedir:

 

        Japonya’da Tokyo Üniversitesi 1980 itibarıyla Mekano Enformatik Bölümü ( Department of Mechano Informatics ) ile farklı disiplinler arasındaki engelleri kaldırmayı hedeflemiştir. Toyohaski Üniversitesi 1983’ten bu yana mekatronik mühendisliği eğitimini vermekte olup, bölümün adı ‘Mekatronik ve Kesinlik Mühendisliği ‘ ( Mechatronics and Precision Engineering ) ‘dir. Birçok Japon firması üniversitelerden içerik ve uygulama anlamında katkı sağlamaktadır.

 

   Hong Kong Politeknik’te ( The City Polytechnic of Hong Kong ) 1990 itibariyle mekatronik mühendisliği eğitimi temel bilim dalı olarak uygulanmaktadır. Avrupa’da ise son yıllarda daha fazla ilgi çeken ve gündeme alınan bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Söz gelişi, Danimarka’da “Danimarka Mekatronik Kurumu” ( Denmark Mechatronic Association ) ve ‘Kopenhag Mekatronik Atılımı’ ( Copenhagen Initiative in Mechatronics ) isimli kuruluşlara rastlanmaktadır. Ayrıca Danimarka Teknik Üniversitesi’nde ( The Technical University of Denmark ) mekatronik kursları mevcuttur. İsviçre’de 1984’de “İsviçre Teknoloji Enstitüsü( Swiss Federal Institute of Technology ) öğrencilere mezuniyet sonrası kursları ve makine mühendisliğinin bir alt dalı olarak “Mekatronik” seçeneğini sunmuştur. Finlandiya’da 1985’te Mekatronik Grup ( Mechatronic Group ) kurulmuş ve araştırma dalı olarak 1987 itibariyle 4 üniversitede eğitim verilmeye başlanmıştır. Hollanda’da 1989 yılında “Twente Mekatronik Araştırma Merkezi” ( Mechatronics Research Centre Twente ) kurulmuştur. Belçika’da 1986’dan bu yana “Katolik Leunen Üniversitesi” ( Katholieleke Universiteit Leuven ) mezuniyet sonrası bir yıllık program yürütmekte, 1989’dan bu yana ise, “Elektromekanik Mühendislikte Mekatronik” ( Mechatronics in Electromechanical Engineering ) olarak bir seçenek sunmaktadır. Avusturya’da 1990’dan beri mekatronik eğitimi “Linz John Kepler Üniversitesi” ( Jochannes Kepler Universitat Linz )’de verilmektedir. Almanya’da mekatronik sözcüğü çok fazla kullanılmamakla beraber, elektro mekanik içerikte sistem tasarımları ve projeler üniversitelere bağlı bölüm ve enstitülerde devam etmektedir. Almanya’da mekatronik çalışmaları 1992 yılı itibari ile Dortmund ve Kaiserslautern Üniversiteleri’nde kurulan mekatronik merkezleri ile yürütülmektedir ( Centres for Mechatronics at the Universities of Dortmount and Kaiserslautern ).

 

        İngiltere’de 1990 itibarıyla “Lancester University, The University of Leeds, University ofHull, King’s Collage of London, Stafford Shire University, Country University, Dundee Institute of Technology, University of Derby, Middle Sex University, Manchester Metropolitan University, Luton College of Higher Education ve Swansea Insitute of Technology temel ve yüksek düzeyde kurslarla bu programı desteklemektedir. Özellikle University of Dundee ve Loughborough University “Mekatronik Profesörü” unvanını 1992’den bu yana kullanmaktadır. IMechE ve IEE İngiltere’de “Mekatronik Formu” düzenlenmiştir. Mekatronik konulu konferanslar 1989’dan sonra farklı şehirlerde sürdürülmektedir. İngiltere’de 1991 yılından itibaren uluslar arası nitelikte bir dergi olan “Mechatronics” dergisi çıkarılmaya başlanmıştır.

 

       Amerika Birleşik Devletleri’nde mekatronik konusu Japonya ve Avrupa’dan daha yavaş bir gelişme kaydetmiştir. Başlangıçta Uluslar arası Çalışma Toplantıları gibi yılda bir olacak şekilde organizasyonlar yapılmış, ancak 1994 yılı itibarıyla mekatronik eğitimi üniversitelerde farklı program ve içerikleriyle başlamıştır. Halen mekatronik eğitimi değişik düzeylerde vermeye çalışan üniversitelerden bazıları arasında şunlar vardır; Georgia Institüte of Technology, Louisiana State University, Stanford University of South Carolina, Colarado State University, The University of Tulsa, The Ohio State University sayılabilir. Amerika Birleşik Devletleri’nde ise 1996 yılından bu yana ASME tarafından “Transactions on Mechatronics” isimli uluslar arası nitelikte bir dergi çıkarılmaktadır.

 

 

 

TÜRKİYE’DE MEKATRONİK EĞİTİMİ

 

      Türkiye’de Ortadoğu Teknik Üniversitesi ( ODTÜ ) 1993’ten bu yana uluslar arası nitelikte “Uluslar arası Mekatronik Tasarım ve Modelleme Çalışma Toplantısı” düzenlenmektedir. Yine ODTÜ Eylül 1994’ten bu yana mekatronik konusunda uluslar arası nitelikte “International Journal of Intelligent Mechatronics: Design and Production” isimli bir dergi çıkarmaktadır. Diğer üniversitelerimizde mühendislik eğitimi özellikle son yıllarda seçmeli ders olarak veya daha çok mekatronik içerikli mezuniyet projeleri ile bu konuya ilgi duyan öğrencilere destek olunmaya çalışılmaktadır. Sabancı Üniversitesi’nde de mekatronik mühendislği programı bulunmaktadır.

 

      Gaziantep Üniversitesi’nde Mekatronik eğitimi son sınıf öğrencilerine ancak seçmeli ders içeriğinde Endüstriyel Hidrolik 1 – 2, Endüstriyel Pnömatik 1 – 2, Mekanik Sistemlerin Elektrik Motorlarıyla Sürülmesi, Robotik, Sistem Dinamiği ve Denetimi, Denetim Sistemlerinin Tasarım, Denetim Sistemleri Teknolojisine Giriş, Sayısal Denetimli Tezgahlar ve Temelleri, Dinamik Sitem Modelleme ve Analizi ve daha sonra ders programına eklenen ”Mekatronik ve Biyomekaniğe Giriş” seçmeli dersleri ile öğrencilerin tercihleri oranında verilmektedir. Yüksek lisans ve doktora programlarında ayrı bir dal olarak mevcut değildir, ancak öğrencinin aldığı yüksek lisans dersleri ve tezi ölçüsünde mekatronik içeriğe yönlendirilmesi mümkün olmaktadır. Üniversitelerde mekatronik eğitiminde kullanılabilecek ders kitapları da son yıllarda artmaya başlamıştır.

 

       Mekatronik mühendisliğinin endüstriyel tasarım, üretim ve pazarlama yönlerini birlikte değerlendirmesi ve iyi bir laboratuar deneyiminin olması gerekmektedir. Mekatronik konusunda çalışmak isteyen makine mühendisinin ise mekanik tasarım ve imalat bilgisinin yanı sıra basit elektrik teknolojisi, analog – dijital elektronik, instrumentasyon ve ölçüm teknikleri, pnömatik ve hidrolik sistemler, bilgisayar programcılığı, micro işlemci teknolojisi ve otomatik denetim prensiplerini bilmesi gerekir.

 

     Mekatronik tek başına bir disiplin olmayıp genel anlamda mekanik ve elektriksel olayların bir disiplin çerçevesinde modern mühendislik işlemlerinde uygulanmasıdır. Başka bir deyişle; mekatronik yeni bir mühendislik dalı değil, ancak farklı mühendislik dallarının beraber çalışmasını gerekli bulan bir düşüncedir. Chrysler’in Teknik İşlerinden Sorumlu Yöneticisi Thomas S. Moore, “Mekatronik altyapısına sahip mühendislerin yönetici olma şansları daha yüksektir. Mekatronik makine mühendisinin gelecekteki kariyeridir” ve XeRox’un Stratejik Programlarından Sorumlu Genel Müdür Yardımcısı John F. Elter’in “Bizim için biraz makine bilen bilgisayar mühendisinden, bilgisayar bilen makine mühendisleri daha değerlidir” cümleleri konunun önemini daha iyi anlatmaktadır.

 
   
 
=> Sen de ücretsiz bir internet sitesi kurmak ister misin? O zaman burayı tıkla! <=