http://www.tu-ilmenau.de

Logo TU Ilmenau


Ansprechpartner

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Zimmermann

Fachgebietsleiter

Telefon 03677 69-2478

E-Mail senden

Ihre Position

INHALTE

Publikationen

Publikationen (gesamt)

Anzahl der Treffer: 700
Erstellt: Tue, 11 Aug 2020 23:06:54 +0200 in 0.0643 sec


Eckhardt, Stefan;
Contribution to artificial tactile sensors for object contour recognition using coupled technical vibrissae. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Einige Säugetiere verfügen zur taktilen Umgebungserkundung über spezielle Tasthaare, die sog. Vibrissen. Die Verwendung dieses komplexen Sinnesorgans ermöglicht es bspw. Ratten Abstände und Orientierungen von Objekten sowie deren Konturen und Oberflächenbeschaffenheiten auf Basis weniger Berührungen durch ihre Vibrissen zu detektieren. Vibrissen kommen meist in Gruppen an verschiedensten Körperstellen (z.B. im Gesichtsfeld oder den Extremitäten) der Tiere vor. In der Literatur beschränken sich die meisten mechanischen Vibrissenmodelle auf die Betrachtung einer einzelnen Vibrisse, die zumeist als eingespannter Biegebalken modelliert wird. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an und leistet einen Beitrag zur Untersuchung realitätsgetreuerer, elastisch gekoppelter Vibrissensysteme. Der Fokus liegt auf der Objektkonturabtastung und der theoretischen Erzeugung der Lager reaktionen jeder einzelnen Vibrisse. Dabei werden das elastische Gewebe der Tiere, in das die Vibrissen eingebettet sind und die dadurch gegebene mechanische Beeinflussung der Vibrissen untereinander berücksichtigt. Zunächst erfolgt die Modellierung einer einzelnen Vibrisse durch einen langen, schlanken Balken zylindrischer Form dessen Verformungen mithilfe der nicht-linearen Euler-Bernoulli Theorie beschrieben werden. Das Modell wird anschließend in verschiedenen Abstraktionsstufen zunächst um eine elastische Lagerung und anschließend um eine zweiten Vibrisse erweitert. Die Kopplung der Vibrissen wird durch verschiedene Federstrukturen realisiert. Für die Objektabtastung wird das Vibrissenmodell quasi-statisch und translatorisch an einer exemplarisch betrachteten, streng konvexen Objekt-Profilkontur vorbeigezogen. Während der Abtastung wird zwischen den Kontaktphasen des Spitzen- und Tangentialkontakts unterschieden. Darüber hinaus werden für den Fall der Objektabtastung mithilfe mehrerer Vibrissen verschiedene Szenarien abgeleitet, um zu berücksichtigen, welche und wie viele der Vibrissen sich gleichzeitig in Kontakt mit dem Objekt befinden. Basierend auf dieser Einteilung werden verschiedene Gleichungen zur Ermittlung der Fußpunktpositionen aller Vibrissen hergeleitet. Das mechanische Modell dient als Grundlage für die Durchführung von Parameterstudien, in denen der Einfluss der Lager- bzw. Kopplungselastizität sowie des Objektabstandes auf die Lagerreaktionen der einzelnen Vibrissen untersucht wird. Dabei zeigt sich u. a., dass, im Gegensatz zum Objektabstand, eine Lagerelastizität in Abtastrichtung keinen Einfluss auf die Maximalwerte der Lagerreaktionen hat. Im Falle zweier gekoppelter Vibrissen können bestimmte Events, wie das Ablösen einer Vibrisse vom Objekt, in den Lagerreaktionen der jeweils anderen Vibrisse detektiert werden.



Xu, Hanzhang;
Einfluss eines äußeren Magnetfeldes auf statische Durchbiegung von aufmagnetisierten Elastomeren verschiedener Zusammensetzung. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Magneto-sensitive Elastomere (MSE) bestehen aus magnetisch weichen oder harten Partikeln in Mikro- oder Nanogröße vermischt mit einer elastischen Matrix. Ihre variablen mechanischen Eigenschaften unter äußeren Magnetfeldern sind im Bereich der Aktoren und Sensoren von großem Wert. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss des äußeren homogenen Magnetfeldes auf die statische Durchbiegung der aufmagnetiesierten MSE-Balken, die mit einer Mischung aus NdFeB-Pulver und Carbonyl-Eisen-Pulver gefüllt sind. Der Volumenanteil von magnetisch harten NdFeB-Partiekeln ist in allen vier MSE-Baken konstant, die Volumenkonzentration vom Carbonyl-Eisen-Pulver wird variiert. Mittels eines experimentellen Prüfstandes wird die statische Durchbiegung der MSE-Balken für verschiedene Feldstärken gemessen. Ein theoretisches Modell zur Beschreibung der großen Durchbiegung der MSE-Balken unter Einfluss eines homogenen äußeren Magnetfeldes basiert sich auf der nichtlinearen Euler-Bernoulli-Balkentheorie. Der Elastizitätsmodul von den MSE-Materialien wird mit Hilfe dem theoretischen Modell ohne Magnetfeld berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass der Elastizitätsmodul des MSE-Balkens mit dem steigenden Volumenanteil des CIP-Pulvers im Material zunimmt. Für jeden MSE-Balken werden die theoretischen Biegelinien für unterschiedliche Magnetfeldstärken mit experimentellen Daten verglichen. Demzufolge werden Korrekturparameter des Modells berechnet. Mit Hilfe dem vereinfachen Modell ist es möglich, die magneto-mechanische Wechselwirkung bei der Beschreibung der statischen Durchbiegung des MSE-Balkens im Magnetfeld zu berücksichtigen.



Otterbach, Jan Marc;
Ein Beitrag zur Entwicklung eines portablen Systems zur bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (xxvii, 151 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Die zerstörungsfreie Prüfung ist von besonderer Bedeutung im Lebenszyklus technischer Produkte. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Komponenten in Flugzeugen, Zügen, Pipelines oder Kraftwerken helfen Verfahren der zerstörungsfreien Prüfung, Qualitätsmängel bereits während des Herstellungsprozesses oder in regelmäßigen Wartungskontrollen zu erkennen, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen. Heute erfordern steigende Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen sowie die Entwicklung neuer Materialien für moderne Leichtbaukonstruktionen immer zuverlässigere Prüfverfahren, um den ordnungsgemäßen Betrieb von Bauteilen und technischen Anlagen zu gewährleisten. Für die Untersuchung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen kommen häufig Wirbelstromprüfverfahren zum Einsatz. Im Gegensatz zu klassischen Induktionsverfahren werden die Wirbelströme bei der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung durch die Relativbewegung zwischen einer Magnetfeldquelle und einem elektrisch leitfähigen Prüfkörper hervorgerufen. Die dabei auftretenden physikalischen Effekte ermöglichen die Detektion von Fehlern im Prüfkörper. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Prinzips für ein portables System zur bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung, welches für den Einsatz als handgeführtes Prüfgerät zur Untersuchung von Bauteilen an ihrem Einsatzort geeignet ist. Nach einer Einführung in die zerstörungsfreie Prüfung und die in der Industrie am häufigsten eingesetzten Prüfverfahren, werden die bekannten Verfahren der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung vorgestellt. Basierend auf den Erkenntnissen vorangegangener Studien im Bereich der bewegungsinduzierten Wirbelstromprüfung, erfolgt die Präzisierung der Anforderungen an das zu entwickelnde Sensorsystem und die Diskussion möglicher Lösungsvarianten. Im Rahmen dieser Ideenfindung werden zwei favorisierte Lösungsvarianten beschrieben, für die jeweils ein Messsystem zur experimentellen Validierung entwickelt und aufgebaut wird. Außerdem werden die angewendeten Verfahren der Messdatenauswertung erläutert. Das für den Anwendungszweck besser geeignete Prinzip wird anhand eines Variantenvergleichs ermittelt. Weiterführende Experimente mit dem ausgewählten Sensorsystem dienen dazu, Handlungsempfehlungen für dessen Einsatz als handgeführtes Prüfgerät abzuleiten. Darüber hinaus werden verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung und Interpretation von Prüfergebnissen aufgezeigt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00044645
Becker, Tatiana; Stolbov, Oleg V.; Borin, Dmitry Yu.; Zimmermann, Klaus; Raikher, Yuriy L.;
Basic magnetic properties of magnetoactive elastomers of mixed content. - In: Smart materials and structures. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-665X, Volume 29 (2020), number 7, 075034, Seite 1-15

https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab8fc9
Wittke, Martin;
Auswahl, Dimensionierung und konstruktive Integration eines Systems zur Messung und Einstellung eines Phasenwinkels bei Rotationssystemen. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Beim Betrieb von Maschinen und Geräten mit rotierenden Teilen hat bereits eine geringe Unwucht der Rotoren einen großen Einfluss auf das Betriebsverhalten. Es entstehen Schwingungen, die die Störanfälligkeit der Elektronik erhöhen und zu verstärktem Verschleiß, stärkerer Geräuschentwicklung und verminderter Qualität des Prozesses führen. Demzufolge ist es notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um die Abweichungen der Massenträgheitsachse des Körpers zu dessen Rotationsachse bestmöglich zu kompensieren, sodass ein langlebiger Betrieb der Anlagen mit hoher Prozessqualität, Betriebssicherheit und Schonung der Umwelt sichergestellt wird. Da konventionelle Auswuchtverfahren an ihre Grenzen stoßen, werden Baugruppen und Prozesse ent- und weiterentwickelt, die die Messung der Unwucht sowie die Kompensation dieser in kurzer Zeit mit geringem Energieaufwand durchführen. Ziel und Aufgabe dieser Masterarbeit ist es, für einen Anwendungsfall eine Baugruppe zu entwerfen, mit der die Unwucht des Rotors dieses Systems durch ein aktives, automatisches Auswuchtverfahren mit Veränderung der Massenverteilung in die geforderten Toleranzen gesenkt wird. Durch zwei voneinander unabhängig ausrichtbare Massekörper werden so in Betrag und Richtung variierbare Kompensationsunwuchten erzeugt. Mit Hilfe des konstruktiven Entwicklungsprozesses der Technischen Universität Ilmenau werden zunächst verschiedene Lösungsprinzipe entwickelt, welche die Hauptfunktion und weitere, zuvor ausgearbeitete Anforderungen an die Baugruppe erfüllen. Nach Ermittlung der am besten geeigneten Konzepte erfolgt eine Prüfung der Umsetzbarkeit in Bezug auf Bauteilverfügbarkeit, Kosten und Testumfang. Auf Basis dieser Untersuchungsergebnisse wird anschließend ein Versuchsaufbau erarbeitet, mit dem das Prinzip der Wirbelstrombremse als Aktor anhand von Testreihen geprüft werden kann.



Merker, Lukas; Fischer Calderon, Sebastian J.; Scharff, Moritz; Alencastre Miranda, Jorge Hernan; Behn, Carsten;
Effects of multi-point contacts during object contour scanning using a biologically-inspired tactile sensor. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Volume 20 (2020), issue 7, 2077, Seite 1-18

https://doi.org/10.3390/s20072077
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Design of a vibration driven motion system based on a multistable tensegrity structure. - In: Informatics in control, automation and robotics. - Cham : Springer, (2020), S. 302-307

Becker, Tatiana; Böhm, Valter; Schale, Florian; Zimmermann, Klaus;
Vibrating sensor unit made of a magnetoactive elastomer with field-adjustable characteristics. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 498 (2020), S. 166196

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.166196
Merker, Lukas; Steigenberger, Joachim; Marangoni, Rafael; Behn, Carsten;
Dreidimensionale Objektabtastung und -rekonstruktion mittels taktiler Sensoren der Bionik. - In: 20. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz. - Merseburg : Hochschulverlag, (2019), S. 196-198

Zimmermann, Klaus; Chavez, Jhohan; Becker, Tatiana; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian; Böhm, Valter; Monkman, Gareth J.; Prem, Nina; Sindersberger, Dirk; Lutz, I.;
Podchod k sozdaniju gibkogo &ptbov;elementa zachvata s adaptivnoj formoj na osnove magnitočuvstvitelьnych &ptbov;elastomerob s bioinspirirovannoj sensornoj poverchnostьju :
An approach to a form-adaptive compliant gripper element based on magneto-senstive elastomers with a bioinspired sensorized surface. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2019), No. 2(75), Seite 23-38