Konstruktion eines automatisierten Prüfplatzes für den Bereich Fertigung zur Funktions- und Qualitätskontrolle telezentrischer Objektive. - Ilmenau. - 61 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Die Vision & Control GmbH produziert Präzisionsoptiken in Form von telezentrischen Objektiven. Diese eignen sich zur zuverlässigen Messung von Testobjekten. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Mess- und Testaufgaben der industriellen Bildverarbeitung müssen die Designparameter der telezentrischen Linse getestet werden. Ziel dieser Arbeit ist die Realisierung des neuen Messplatzes zur Bestimmung der Parameter des telezentrischen Objektivs des Portfolios der Firma Vision & Control GmbH. Es geht um die Automatisierung des Messverfahrens durch die Einrichtung einer Kommunikation zwischen den verschiedenen Komponenten mit Hilfe einer Anwendung. In einem ersten Schritt werden die Grundlagen bzw. die wichtigsten Objektivkenndaten mittels Literatur- und Patentrecherche dargelegt. Die Analyse des aktuellen Zustands des Messplatzes mit der Aktualisierung seiner Komponenten wird in einem zweiten Schritt durchgeführt. Anschließend folgt der Bau des Messgeräts. Im letzten Teil wird die Anwendung des Messplatzes erstellt und anschließend analysiert.
Entwicklung, Modellierung und Analyse des Gesamtprozesses Verpackung und Erarbeitung von Soll-Prozessszenarien unter Verwendung des kontinuierlichen Verbesserungsprozesses. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines Soll-Prozesses zum Gesamtprozess Verpackung unter Berücksichtigung der gestellten Anforderungen in einem Beispielunternehmen. Dabei ist zu realisieren, dass ein Kunde bei Auslösen einer Produktbestellung eine adäquate Verpackung für sein Produkt erhält. Anhand des Modells der Prozessmanagement-Brille der Firma BPM&O GmbH werden die Phasen Prozesse analysieren, operative Ziele überprüfen, Prozesse entwickeln, Prozessausführung planen, Prozess einführen und ausführen sowie Prozesse messen im Beispielunternehmen eingesetzt. Zu Beginn der Bearbeitung werden die vorhandenen Abläufe hinsichtlich der Verpackung untersucht und nach dem Business Process Model and Notation (BPMN) Standard modelliert. In der anschließenden Überprüfung der operativen Ziele wird die initiale Zielstellung auf Abweichungen untersucht. Für die Entwicklung eines geeigneten Soll-Prozesses werden Mitarbeiterbefragungen durchgeführt, um Anforderungen an den Soll-Prozess zu erheben. Danach werden die Anforderungen kategorisiert und bewertet. Zur Erfüllung der Anforderungen erfolgt im Anschluss die Maßnahmenplanung. Aus modellierten Prozessszenarien wird mittels Nutzwertanalyse ein finales Szenario ausgewählt, dass in den finalen Soll-Prozess integriert wird. Die Modellierung des Soll-Prozesses erfolgte in Zusammenarbeit mit den Mitarbeitern des Beispielunternehmens. Für die Planung und Einführung sowie die Prozessausführung wird ein Ausblick beschrieben, der eine Handlungsempfehlung für die weitere Vorgehensweise aufzeigt. Letzter Bearbeitungsschritt ist der Vergleich von Ist- und Soll-Prozess mittels Kennzahlensystems.
Kostenstruktur und zukünftige Technologien im Bereich Beleuchtung und Scheinwerfer : ein Zukunftsausblick auf die Fahrzeuge der KTM AG im Jahr 2028. - Ilmenau. - 145 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung der Kostenstruktur und der erwarteten Technologie- und Funktionslandschaft der KTM Motorrad-Beleuchtungseinrichtungen im Jahr 2028. Daraus abgeleitet folgt die Erstellung eines Vorschlags für eine Lieferantenstrategie und die strategische Ausrichtung der KTM AG in der Zukunft. Dazu wurde die folgende Forschungsfrage bearbeitet: Welche Kostenstruktur auf Basis der zukünftigen Beleuchtungstechnologien und -funktionen findet sich im Jahre 2028 am Motorrad und wie kann die KTM AG diese als OEM beeinflussen? Gegenstand der Arbeit ist die Befragung ausgewählter Lieferanten für Beleuchtungskomponenten der KTM AG mithilfe eines ausgearbeiteten Fragebogens. Zudem wird eine Mitbewerberanalyse durchgeführt. Die Forschungsergebnisse zeigen weitestgehend einheitliche Erwartungen der Lieferanten in Hinblick auf die Grundausrichtung der zukünftigen Technologielandschaft auf die LED-Technologie. Jedoch zeigen sich unterschiedliche Prognosen zu der Technologieverteilung, dem Funktionsumfang, der Kostenstruktur sowie weiterer Eigenschaften der Motorradbeleuchtung im Jahr 2028. Anhand dieser Gesichtspunkte wurde eine Zukunftsstrategie bezogen auf die Kostenstruktur und die Technologie- und Funktionslandschaft für die KTM AG entwickelt. Aus diesen Ergebnissen wurde eine Lieferantenstrategie für die KTM AG konzipiert, in welcher die besonders zukunftsfähigen Lieferanten aufgezeigt und für die weitere Zusammenarbeit hinsichtlich Entwicklung und Produktion von innovativen Beleuchtungskomponenten vorgeschlagen wurden. Abschließend wurden die nötigen Schritte zur nachhaltigen Sicherung der Marktanteile erläutert und entsprechende Handlungsempfehlungen hinsichtlich Kostenstruktur und der Entwicklung für Beleuchtungskomponenten für die KTM AG gegeben.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Durch die Einführung von Managementsystemen können Unternehmen Wettbewerbsvorteile gegenüber den Wettbewerbern erlangen. Mit erfolgreich eingeführten und bestenfalls zertifizierten Managementsystemen haben Unternehmen die Möglichkeit, ihren Kunden nachzuweisen, dass sie für die Erhaltung und Verbesserung der Qualität Maßnahmen vollziehen, welche in einem System strukturiert sind. Insbesondere die Zertifizierung nach der weltweit bekannten Norm für Qualitätsmanagementsysteme (DIN EN ISO 9001:2015) kann notwendig sein, um überhaupt Zutritt zu einem Markt zu bekommen. Zur Steigerung der Effizienz können Unternehmen mit mehreren Managementsystemen, ein integriertes Managementsystem umsetzen, in dem verschiedene Managementsysteme zusammengefasst werden. Die Ausnutzung von Synergien bildet an dieser Stelle den Vorteil. Diese Tatsache führt auch zur Verbesserung der Auditierung aufgrund des verringerten Aufwandes. Zur Unterstützung der Auditierung von Managementsystemen finden heutzutage häufig Softwarelösungen Verwendung. Die vorliegende Masterarbeit hat das Ziel eine solche Softwarelösung zur Unterstützung der Auditierung von integrierten Managementsystemen in Kooperation mit der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH zu entwickeln. Nach der Darlegung grundlegender Begriffe zum Audit, folgt die Analyse des aktuellen Standes von Auditmanagementsysteme ausgewählter Wettbewerber. Aus dem Vergleich der Eigenschaften der verschiedenen Softwarelösungen werden Anforderungen an das neue System abgeleitet. Daraufhin erfolgt die Erstellung notwendiger Dokumente. Ein integrierter Fragenkatalog für die Normen DIN EN ISO 9001:2015 und DIN EN ISO 14001:2015 wird als Vorlage entworfen. Im Anschluss wird die Softwarelösung konzipiert und deren Umsetzung erläutert, bevor zum Abschluss Hinweise zur Einführung gegeben werden.
Investigation and evaluation of laser speckle contrast in head-up display application. - Ilmenau. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Laserlichtquellen werden in Laserprojektionssystemen aufgrund ihrer hohen Farbsättigung, erhöhten Helligkeit, geringen Divergenz des emittierten Lichts, des kleineren erforderlichen Bauraums und der längeren Lebensdauer eingesetzt. Die Bildqualität des betrachteten Bildes wird jedoch durch die besondere Eigenschaft des Laserlichts beeinträchtigt. Diese besondere Eigenschaft ist die Kohärenz, durch die Speckle entstehen, wenn das Licht mit der rauen Oberfläche eines Diffusor- Projektionsschirms interagiert. Laser Speckle sind ein wichtiges Thema für die Laserprojektionsanzeige und -technologie. Laser Speckle sind positionsabhängige Helligkeits-Variationen in der Beobachtungsebene und können durch den Speckle-Kontrast beschrieben werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit quantitativen Speckle-Messungen in Head-Up-Display (HUD)-Geräten in Korrelation zur menschlichen visuellen Wahrnehmung. Zu diesem Zweck wird ein Kamera Messplatz aufgebaut und kalibriert (in Anlehnung an die Empfehlungen der IEC16-Norm), der erlaubt, den gesamten Speckle-Kontrast Bereich zu messen. Die systematische Vorgehensweise zur Messung des Speckle-Kontrasts wird vorgestellt und die Unsicherheit des Aufbaus wird bewertet. Anschließend werden Messungen des Speckle-Kontrasts in der Bilderzeugungseinheit (PGU) und im Head-Up-Display (HUD) vorgestellt. In den Anwendungsmessungen sollte wird geprüft, ob der gemessene Speckle-Kontrast auf PGU-Ebene eine Abschätzung des Speckle-Kontrasts im virtuellen Bild des HUDs ermöglicht. Es wurde festgestellt, dass der Speckle-Kontrast auf PGU-Ebene bei einem Beobachtungsabstand von 360 mm mit dem Speckle-Kontrast im virtuellen Bild des HUD vergleichbar ist. Speckle-Messungen auf PGU ebene unter verschiedenen Beobachtungswinkeln zeigen, dass der Speckle-Kontrast unabhängig vom Beobachtungswinkel ist. Eine Vorhersage des Speckle-Kontrasts im virtuellen Bild des HUD auf Basis von Speckle-Messungen auf PGU Ebene ist somit möglich. Der Speckle-Kontrast wird mit dem Kontrast einer inkohärenten Lichtquelle verglichen, um den Speckle-Kontrast von anderen Bildeigenschaften zu unterscheiden.
Untersuchungen zur optischen Erfassung des Quarzgehalts in Atemluft. - Ilmenau. - 59 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Staub, besonders Quarzfeinstaub, ist eine der größten gesundheitlichen Gefahren im Baugewerbe. Um Bauarbeiter vor dieser Gefahr zu schützen, muss die Quarzfeinstaubbelastung während der Bauarbeiten kontinuierlich erfasst werden. Derzeit existieren keine Messsysteme oder Lösungsansätze, die eine kontinuierliche Erfassung der Quarzfeinstaubbelastung ermöglichen. Diese Arbeit umfasst die Entwicklung eines funktionierenden Lösungsansatz. Dazu werden Literatur und Patente auf mögliche optische Detektionsverfahren untersucht und bewertet. Es werden Versuche mit den vielversprechendsten Ansätzen durchgeführt, um ihre Eignung unter realen Bedingungen zu bewerten. Die Raman Spektrometrie als der beste Ansatz wird mit einem bereits existierenden kapazitiven Verfahren verglichen. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt, dass die Raman Spektrometrie geeignet ist um die Quarzfeinstaubbelastung zu erfassen. Bis zu einem ausgereiften Prinzip müssen noch einige Probleme bezüglich Miniaturisierung, Automatisierung der Messung und Querempfindlichkeiten gelöst werden.
Adaption von Bewegungsdetektion zwischen 2D-Grauwertbildern auf die Datenbasis 3D-Punktwolken. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Die Verfahren der Bewegungsdetektion finden in den unterschiedlichsten Feldern ihre Anwendung. So werden etwa in der Psychotherapie mittels des Detektionsverfahrens der Motion Energy Analysis Bewegungssynchronitäten zwischen zwei Gesprächspartnern ermittelt. Der Ansatz der Motion Energy arbeitet dabei mit 2D-Grauwertbildern und wird in dieser Arbeit auf 3D-Octrees adaptiert. Dazu wird zunächst ein Änderungsdetektor aufgestellt, der strukturelle Unterschiede zwischen zwei Octrees aufdeckt. Im nächsten Schritt werden mehrere Änderungsdetektoren in einem zweidimensionalen Detektorfeldangeordnet und vergleichen darin Octrees mit unterschiedlichen Zeitdifferenzen und Tiefenauflösungen. Es ergibt sich ein 3D-Detektionsverfahren, das Bewegungen erkennt und nach Geschwindigkeit sowie räumlichem Umfang einordnen kann. Weiterhin wird das Verfahren beispielhaft implementiert und sowohl mit synthetischen als auch realen Echtzeit-3D-Sensordaten von Bewegungsszenen getestet und evaluiert.
Umsetzung eines Verfahrens zur gleichzeitigen Objekterkennung und Schätzung menschlicher Posen aus Einzelbildern. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Als eine der herausragendsten KI-Technologien hat Deep Learning in vielen Anwendungen große Erfolge erzielt. Auf dem Gebiet der Computer Vision lösen die meisten Netzwerke eine bestimmte Erkennungsmodalität, z.B. Objekterkennung, Erkennung menschlicher Posen oder Segmentierung. Diese Studie zielt darauf ab, das Problem der Erkennung mehrerer Modalitäten zu lösen, in unserem Fall der Schätzung der menschlichen Pose und der Objekterkennung. In diesem Artikel haben wir YOLOv4 als unser neuronales Netzwerk ausgewählt und es mit modifizierten Trainingsansätzen optimiert, um die Echtzeiterkennung von Objekten und menschlichen Posen zu ermöglichen. Die Ergebnisse haben wir mit anderen Netzwerkstrukturen verglichen. Wir haben die posenbezogene Ausgabe von YOLOv4 in die von OpenPose verwendeten Part Affinity Fields konvertiert und diese weiter verarbeitet, um mehrere menschliche Posen zu generieren, während wir für die objektbezogene Ausgabe Non-Maximum-Suppression verwendet haben. Durch die Verwendung verschiedener Bewertungskriterien haben wir den Algorithmus umfassend bewertet. Diese Studien stehen vor dem Problem mehrerer Erkennungsmodalitäten. Wir haben unseren Ansatz in eine 3D-Kamera-Anwendung integriert, die Kamera-Echtzeitfähigkeit getestet und den Umgang mit Verdeckungen mehrerer Personen- und Objektinstanzen diskutiert. Ohne die Trainingsergebnisse des neuronalen Netzwerks zu beeinflussen, generiert und verbessert unser Nachbearbeitungsansatz die jeweilige Leistung für beide Erkennungsmodalitäten. Unser Ansatz ermöglicht es, mithilfe eines einzigen neuronalen Netzwerks mehr Informationen aus der Umgebung in Echtzeit erhalten. Dies bildet die Grundlage für Anwendungen auf höherer Ebene im Bereich der künstlichen Intelligenz.
Untersuchungen zu spektralen Beleuchtungskombinationen für die qualitätssichernde Sichtprüfung. - Ilmenau. - 108 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
In der heutigen Zeit gewinnt die automatische Sichtprüfung immer mehr an wirtschaftlicher Bedeutung in der Industrie. Einsatz automatisierter Bildverarbeitungssysteme für die Oberflächeninspektion und insbesondere die Defekterkennung erhöht die Effizienz der Qualitätskontrolle in der Produktion. Die Auswahl eines passenden Beleuchtungssystems und die Einstellung einer optimalen Beleuchtungsszene haben dabei entscheidenden Einfluss auf die Qualität der Bildaufnahme. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Optimierung von Beleuchtungsszenen an einem Versuchsplatz in der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH in Ilmenau. Nach der Einarbeitung in die Thematik wird eine Anforderungsliste für ein geeignetes System erstellt, anhand derer ein Sichtprüfversuchsplatz konstruiert wird. Praxisrelevante Bauteile werden für die Versuche ausgesucht. Zur Bildqualitätsbewertung bei der jeweiligen Beleuchtungseinstellung wird anhand ausgewählter Bildkenngrößen eine Zielgröße erarbeitet. Mittels statistischer Versuchsplanung und der erarbeiteten Zielgröße wird eine optimale Beleuchtungsszene in einem ausgewählten Bereich auf einem Prüfobjekt ermittelt. Zur Optimierung der Beleuchtung sowie von Versuchsplänen werden mehrere unterschiedliche Pläne angelegt. Somit werden die Zielgröße und die statistische Versuchsplanung als Verfahren zur Bewertung der Beleuchtung verifiziert. Erste Anwendungsuntersuchungen zur Detektion von Oberflächendefekten an ausgewählten Prüfteilen unter Verwendung der kombinatorischen Beleuchtungsstrategie werden durchgeführt. Alle Ergebnisse werden entsprechend ausgewertet und dokumentiert. Zur Weiterführung der Methoden zur Beleuchtungsoptimierung wird außerdem im Ergebnis dieser Arbeit ein Konzept für ein spektrales Beleuchtungssystem erstellt. Eine ausführliche Recherche zu den am Markt vorhandenen spektralen Beleuchtungen sowie Kameras wird durchgeführt. Erste Bilder werden unter Verwendung verschiedener Lichtfarben aufgenommen und mit der Zielgröße bewertet.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Mit immer kleiner werdenden Bauräumen im Motorraum von Automobilen gewinnt auch der Schutz von thermisch sensiblen Bauteilen durch eine geeignete Bauteilisolation immer mehr an Relevanz für die Automobilindustrie. Dabei gewährleistet eine derartige Isolation nicht nur bloß den Schutz der Bauteile vor thermischen Einwirkungen, sondern durch diese können auch akustische Störungen verringert werden. Das Ziel dieser Masterarbeit ist das Identifizieren von Verbesserungspotenzialen in der Produktion von isolierten Turboladern und die darauffolgende Umsetzung eines neuen SOLL-Zustands mit Hilfe der Lean Six Sigma Methodik. Mit Hilfe des DMAIC-Zyklus ist eine systematische und differenzierte Methodik zur kontinuierlichen Verbesserung von Prozessen, Produkten und Abläufen gewährleistet, die Kennzahlen wie Ausschuss und Anzahl der Reklamationen minimieren soll. Ebenfalls ist durch eine Optimierung des aktuellen Produktionsprozesses eine Erhöhung der Ausbringung angestrebt.