Publications of the University Press

Im Februar 1995 veranstaltete das Fachgebiet Kommunikationsnetze erstmalig einen Workshop zu "Branchentypischen Anwendungen in der Informations- und Telekommunikationstechnik". Er diente der Diskussion des Weiterbildungsbedarfs mit Partnern aus der Praxis in Vorbereitung des berufsbegleitenden Weiterbildungsstudienganges "Telekommunikations-Manager". Dieser, kurz TK-Manager genannte Studiengang, wird seit 1996 erfolgreich durchgeführt, hat bereits etwa 100 Absolventen ausgebildet und ist somit zu einer Institution geworden. Seit 1998 findet der "Ilmenauer TK-Manager Workshop" regelmäßig alle zwei Jahre begleitend zum Weiterbildungsstudiengang "TK-Manager" statt. Das Ziel besteht in der Förderung des Erfahrungsaustausches zwischen Absolventen und Studenten des Studienganges und interessierten Partnern aus anderen Bildungseinrichtungen und der Wirtschaft. Das Spektrum der Vorträge umfasst aktuelle Themen aus den Bereichen IT/TK-Technik, Wirtschaft und Recht. Der Workshop stand unter dem Motto: "Informationstechnik als Motor der Zukunft". In diesem Jahr führten wir nunmehr den Workshop zum elften Mal durch und nehmen dies zum Anlass, die Beiträge des Workshops und darüber hinaus aktuelle Forschungsthemen des Fachgebiets Kommunikationsnetze, das für den TK-Manager federführend ist, in einem Tagungsband zu veröffentlichen.

Die Umgebung des Menschen ist voller visueller Details. Diese immense Menge an Information kann, unter der Annahme von begrenzten Verarbeitungs- und Speicherresourcen, nur teilweise aufgenommen und gespeichert werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer selektiven Verarbeitung, die, je nach Aufgabenstellung, zu einer unterschiedlichen Repräsentation der visuellen Szene führt. Psychophysische Experimente zeigen, dass dabei die erfasste Umgebung nicht nur örtlich, sondern auch im Merkmalsraum selektiv bearbeitet wird, dass heißt es wird nur die visuelle Information aufgenommen, die für das Lösen der jeweiligen Aufgabe erforderlich ist. Im Rahmen dieser Arbeit werden eine flexible Systemarchitektur und eine Kontrollstruktur zur aufgabenbezogenen Szenenrepräsentation vorgestellt. Im Gegensatz zu existierenden Arbeiten ermöglicht dieser Ansatz eine selektive Informationsaufnahme. Die vorgeschlagene Architektur enthält neben einem Lang- und Kurzzeitgedächtnis sowie einer Aufmerksamkeitskarte auch mehrere Verarbeitungsmodule zur Merkmalsextraktion. Diese Verarbeitungsmodule sind spezialisiert auf die Extraktion eines Merkmals und arbeiten unabhängig voneinander. Sie können jedoch je nach Aufgabenstellung dynamisch miteinander gekoppelt werden um gezielt die benötigte Information aus der Szene zu extrahieren. Die Entscheidung, welche Information benötigt wird und welche Module zur Extraktion dieser Merkmale gekoppelt werden müssen, trifft die im Rahmen der Arbeit entwickelte Kontrollstruktur, welche das gespeicherte Wissen des Systems und die gestellte Aufgabe berücksichtigt. Weiterhin stellt die Kontrollstruktur sicher, dass algorithmische Abhängigkeiten zwischen den Verarbeitungsmodulen unter Zuhilfenahme von systemimmanentem Prozesswissen automatisch aufgelöst werden. Die hier vorgestellte Systemarchitektur und die ebenfalls vorgeschlagene Kontrollstruktur werden experimentell anhand einer realen Tischszene evaluiert. Bei den durchgeführten Experimenten zeigt sich, dass bei Lösung einer gestellten Aufgabe die Menge der vom System verarbeiteten und gespeicherten Informationen deutlich reduziert wird. In der Folge werden die Anforderungen an die Verarbeitungs- und Speicherressourcen ebenfalls deutlich reduziert. Diese Arbeit leistet damit einen Beitrag zur aufgabenbezogenen Repräsentation von visuellen Szenen, da nur noch die Information verarbeitet und gespeichert wird, die tatsächlich zur Lösung der Aufgabe erforderlich ist.

Optische Technologien gelten als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Die Vielfalt an optischen Systemen und die Anforderungen an diese Systeme nehmen stetig zu und machen deshalb eine kontinuierliche Entwicklung unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten notwendig. Die Herstellung optischer Systeme erfolgt in der Regel in mehrstufigen Prozessen. Wichtige Prozessschritte sind das Verbinden optischer Bauelemente mit mechanischen Bauelementen und das Verbinden bereits gefasster optischer Bauelemente zu optischen Systemen. Die vorliegende Arbeit zeigt den aktuellen Entwicklungsstand bei der Umsetzung dieser Verbindungsaufgaben anhand von optischen Hochleistungssystemen auf und stellt anschließend Möglichkeiten für eine Weiterentwicklung vor. Die dargestellten Betrachtungsweisen sind ebenso wie die aufgezeigten Lösungsräume allgemein auf die Gestaltung von mechanischen Verbindungen übertragbar und bieten besonders für feinwerktechnische Anwendungen Vorteile.

Das Ziel dieser Arbeit ist, die Grenzen des traditionellen thermischen Managements für die Flip-Chip-Technologie auf LTCC-Modulen für mobile Handgeräte aufzuzeigen und die Zuverlässigkeit bezüglich rascher und langsamer Temperaturwechselbelastungen zu untersuchen. In der traditionellen LTCC-Technologie gibt es zwei Varianten, um den Wärmetransport zu erhöhen, vertikal angeordnete thermische Durchkontaktierungen und horizontale Wärmespreizer. Weiter wird der Einfluss des Underfillers und des Bump-Materials untersucht. Für die thermischen Untersuchungen werden sowohl Messungen an produktnahen Proben als auch FE-Simulationen verwendet. Ferner sollen weiterführende Möglichkeiten des thermischen Managements gefunden und bewertet werden, auch wenn die aufwendigeren Prozesse und Materialkombinationen noch nicht die Anforderungen an eine Massenfertigung erfüllen. Um das thermische Management zu verbessern, wurden die Möglichkeiten der Cavities, die mechanische Nachbearbeitung von LTCC-Modulen, das Sputtern und das galvanische Abscheiden zur Metallisierung eingesetzt. Die Zuverlässigkeit des traditionellen LTCC-Flip-Chip-Moduls wurde durch experimentelle Zuverlässigkeitsuntersuchungen charakterisiert. Dafür wurden Daisy-Chain-Aufbauten mit und ohne Underfill verwendet. Zur Beurteilung der Lotstelle und der Rissausbreitung wurden Querschliffe, Lichtmikroskop- und REM- Aufnahmen benutzt.

Kletterroboter finden heute schon vielfältige Anwendung bei Reinigungs- und Inspektionsaufgaben. Dennoch sind aktuelle Kletterroboter Spezialentwicklungen mit einem oft eingeschränkten Anwendungsbereich. Mit Hilfe des modularen Ansatzes wird die Funktionsvariabilität solcher Systeme erweitert. Ein modularer Kletterroboter wird im Rahmen eines dreistufigen mechatronischen Entwurfsprozesses entwickelt, der sowohl mechanische als auch elektronische und informationelle Aspekte berücksichtigt. Ergebnisse dieses Konstruktionsprozesses sind zwei Bewegungsmodule, drei Greifmodule, ein Energiemodul, angepasste mechanische Verbinder zur Kopplung der Module und die modulinterne und -externe Elektronik. Durch Rekombination dieser Modultypen können unterschiedliche Roboterstrukturen aufgebaut werden. Die Kletterfähigkeit auf rundem Substrat einer Beispielkonfiguration wird nachgewiesen. Das entwickelte modulare System bietet das Potential für die zukünftige Entwicklung unterschiedlicher Kletterroboter.