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Erstellt: Wed, 17 Jul 2019 23:05:56 +0200 in 0.0296 sec


Untersuchungen zur Justage und der Stabilität interferometrischer Längenmessungen in einem hochpräzisen mechatronischen Messsystem - Ilmenau - 43 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit beschäftigt sich mit Untersuchungen einer elektromagnetisch, kraftkompensierten (EMK-)Waage bezüglich der Gestellverkippung, bei dynamischen und statischen Anregungen. Hierfür werden Untersuchungen mit mehreren Anregungsfrequenzen und -amplituden durchgeführt, um deren Einfluss auf die Verkippung des Gestells zu untersuchen. In mehreren Messkonfigurationen werden die Verkippungen des Gestells und der Lastaufnahme mit Hilfe eines Dreistrahlinterferometers gemessen. Die Messdaten werden aufbereitet und dargestellt. Es werden für die gemessenen Verkippungen Ausgleichsrechnungen vorgenommen, um den Einfluss der Gestellverkippung auf die Verkippung der Lastaufnahme zu untersuchen. Außerdem wird ein Zusammenhang der Auslenkung der Lastaufnahme und der Gestellverkippung untersucht. Hierfür werden statische Messungen vorgenommen, um die Verkippung des Gestells, als Drehfeder-Masse-System abschätzend modellieren zu können.



Automatisierte Parametersuche bei der Messung von Mikrostrukturen mit einem Laserfokussensor - Ilmenau - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Ziel der Arbeit war eine automatische Extraktion der Profilparameter aus den Messsignalen durch modellbasierte Verfahren. Die Grundlagen der optischen Messverfahren wurden in Kapitel 3 umfassend vorgestellt. Durch automatische inverse Bildsimulation kann die Messprobe sehr genau bestimmt werden. In dieser Arbeit wurden die Messungen mit einem Fokussensor durchgeführt. Das reale Messsignal besteht aus Millionen Messpunkten und die realen Messdaten sind für die Simulation nicht alle relevant. Ein Programm zur Extraktion der wichtigen Messdaten und Reduzierung der Messpunkte ohne Verfälschung der Messgeometrie wurde entwickelt. Um die Beugungseffekte besser zu verstehen und bei der Simulation gut zu behandeln, wurde das theoretische Modell vorgestellt. Das Simulationsprogramm wurde mit zwei Suchalgorithmen entwickelt, durch die die iterative Anpassung realisiert wird. Die vorhandenen Solver-Routinen, die Beugungseffekte berechnen, wurden bei der Simulation verwendet. Schließlich wurden einige Tests durchgeführt. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Funktion implementiert wurde aber noch zu verbessern ist.



Belkner, Johannes;
Novel chromatic confocal differential interference contrast - Ilmenau - circa 150 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Differentialinterferenzkontrast (DIK) is eine bereits ausführlich untersuchte Phasenkontrasttechnik, die hohen Kontrast auch von nahezu transparenten Objekten, sogenannten schwachen Objekten, erzeugen kann. Dazu treffen zwei lateral minimal versetzte Strahlen auf ein Objekt. Danach werden diese Strahlen zur Interferenz gebracht. Abhängig von diesem Versatz, der sog. Scherung, kann innerhalb des von \textsc{Abbe} gefundenen Beugungslimits der Kontrast lateraler Strukturen senkrecht zur Scherrichtung zu höheren Raumfrequenzen gewichtet werden. DIK hat im Bereich der Biomedizin bereits als qualitatives Bildgebungsverfahren kommerzielle Reife erreicht. Die Weiterentwicklung zu einer quantitativen Oberflächenrekonstruktion, wie sie die fertigende Industrie benötigt, bleibt jedoch eine Herausforderung. Existierende Anläufe nutzen Phasenschiebung, was mehrere Aufnahmen erfordert wodurch Positionierungenauigkeiten die Messung stören können. Die davon rekonstruierte lokale Phasendifferenz ist zudem durch die Phasenambiguität begrenzt auf $2\pi$. Entfaltungsalgorithmen sind notwendig, um diese Limitierung aufzuheben. Die Phasendifferenz kann über die laterale Scherung in eine lokale Steigung der Probe übersetzt werden. Für die vollständige Rekonstruktion eines Profils muss diese Steigung integriert werden. Diese Integration von Messpunkt zu Messpunkt birgt das Problem der Anhäufung aller Unsicherheiten auf dem Weg zum letzten Messpunkt. Verschiedene Algorithmen zur Minimierung dieses Problems wurden bereits entwickelt. Diese Arbeit schlägt einen alternativen Ansatz basierend auf der Kombination aus DIK und dem Prinzip des chromatischen Konfokalmikroskops vor. Die Idee ist, die notwendigen Informationen für die Rekonstruktion der lokalen Steigung im spektralen Interferenzmuster des DIK zu finden. Die darauffolgende Integration soll durch das dem Ansatz unterliegende chromatisch konfokale Signal unterstützt werden. Nach bestem Wissen des Authors ist dieses Prinzip aktuell neuartig. Ein Prototyp wurde zur Verifizierung des vorgeschlagenen Prinzips für den Einsatz auf der verfügbaren Nanopositioniermaschine entwickelt. Besonders ist der Scher- und Phasenschiebmechanismus aus doppelbrechenden Prismen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der im vorgeschlagenen Prinzip verwendete Entfaltungsansatz eine Herausforderung bleibt. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um optimierte Parameter für bessere Rekonstruktionsergebnisse zu finden.



Ackermann, Vincent;
Entwicklung und messtechnische Erprobung eines neuartigen, simulationsfähigen Dummy-Aufbaus für Sitzklimamessungen an einem Automobilsitz - Ilmenau - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung und messtechnischen Erprobung eines Dummy-Aufbaus für Temperaturmessungen von Sitzklimasystemen. Dieser Dummy ist für die digitale, numerische Berechnung geeignet. Im Entwicklungsteil liegt der Fokus auf der Ausarbeitung eines konkreten Dummy-Entwurfs. Zum Erreichen dieses Ziels ist das Thema entwicklungsmethodisch aufgearbeitet. Dazu zählen die Konzeption sowie die Erstellung verschiedener Prinzipe mit anschließender Bewertung und dem endgültigen, berechneten und konstruierten Entwurf. Der fertig hergestellte Dummy ist mittels Druckverteilungsmessungen auf seine Flächenabdeckung untersucht. Mit fest definierten Messparametern sind Messungen der Sitzheizung mit dem Dummy an verschiedenen Automobilsitzen geprüft. Diese Messergebnisse dienen als Input zu analogen Sitzklimasimulationen und tragen dazu bei, diese zu optimieren. Mess- und Simulationsergebnisse werden gegenübergestellt und interpretiert.



Fabig, Moritz;
Mess- und Regelungstechnik für den induktiven Abgleich von Drucksensoren - Ilmenau - 44 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Für den Abgleichprozess von Fahrzeugdrucksensoren ist eine stabile Temperierung notwendig, welche derzeit durch Konvektionsöfen erfolgt. Das Verfahren der Induktiven Erwärmung zeigt Vorteile hinsichtlich der realisierbaren Prozesszeit und des Wirkungsgrades. Deshalb soll es zur Kostenreduzierung und Prozessoptimierung in bestehenden und neuen Anlagen eingesetzt werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, den Prozess der Induktiven Erwärmung an einer bestehenden Versuchsanlage weiterzuentwickeln und dessen Serientauglichkeit nachzuweisen. Hierfür ist es notwendig, ausgewählte Temperaturmessverfahren auf ihre Eignung hin zu beurteilen. Dies erfolgt mittels Fähigkeitsuntersuchungen an den Messmitteln: Thermoelement, Widerstandsthermometer und Pyrometer. Abschließend wird eine Vorzugsvariante vorgeschlagen. Die Prozessstabilität soll durch einen Reglerentwurf erreicht werden. Hierfür ist an der Anlage ein PID-Regler vorgesehen. Für den rechnerischen Reglerentwurf wird das System über eine Modellbildung, aus dem physikalischen Modell und mittels einer Systemidentifikation, bestimmt. Bei der Verifikation der Temperaturmessmittel treten Messfehler auf, deren Ursachen dargestellt sind. Die bei der Reglererprobung aufgetretenen Abweichungen werden analysiert und in Form einer Anpassung des Reglermodells, an der realen Regelstrecke verifiziert.



Meta, Florenc;
Erweiterung des Praktikumsversuches "Interferenzkomparator" durch eine motorisierte z-Achse - Ilmenau - 67 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel dieser Arbeit ist es die lineare Bewegung der z-Achse eines im PMS Praktikum einge-setzten Interferenzkomparators durch eine motorisierte Einheit und deren zugehörige Steuerung zu ersetzen. Die Vorgehensweise basiert auf den VDI Richtlinien VDI 2206 und VDI 2221. Die zu entwickelnde motorisierte Einheit wird benötigt, um eine automatische Oberflächenvermessung realisieren zu können.



Modellierung des dynamischen Verhaltens von Thermometern und Schutzrohren - Ilmenau - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Viele der physikalischen Eigenschaften von Materialien sind temperaturabhängig. Dies kann es erforderlich machen, die Temperatur in einem Prozess zu überwachen, um thermische Schädigungen, Bauteilversagen oder Prozessinstabilitäten zu vermeiden. Bei Temperaturmessungen müssen jedoch die thermischen Ausgleichsvorgänge abgewartet werden, bis die korrekte Temperatur angezeigt wird. Dieses dynamische Verhalten von Thermometern spiegelt sich in dynamischen Kennwerten wider. Die Forderung nach einer Echtzeitmessung steht jedoch im Widerspruch zu dem dynamischen Verhalten von Thermometern. Viele Messstellen bringen Anforderungen wie hohe chemische Resistenz und physikalische Stabilität mit sich. Zudem ist in manchen industriellen Bereichen ein Tausch des Thermometers bei laufendem Betrieb erforderlich. Ohne zum Beispiel den Kraftwerksbetrieb einstellen zu müssen, ist dies jedoch nur durch die Verwendung von Schutzrohren möglich. Deshalb wurde in dieser Arbeit eine mögliche modulare Modellbildung des Schutzrohr-Thermometer-Systems thematisiert. Dazu wurden je zwei Widerstandsthermometer unterschiedlicher Konfiguration mit je zwei Edelstahlschutzrohren der Durchmesser 9 mm und 11 mm hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens untersucht. Vorbereitend dazu wurden zunächst die Sprungantworten der Thermometer ohne Schutzrohre aufgenommen und Referenzwerte für die dynamischen Kennwerte erstellt. Darauf aufbauend fand mit Hilfe von MATLAB eine erste Modellbildung der Thermometer auf Grundlage der experimentell aufgenommenen Messdaten statt. Nachfolgend wurden die Widerstandsthermometer nochmals mit Schutzrohren im Luftkanal sowie Wasserbad bei festgelegten Strömungsgeschwindigkeiten vermessen. Anschließend erfolgten verschiedene Modellierungsansätze der verwendeten Schutzrohr-Thermometer-Kombinationen. Dabei überzeugte eine Modellansatz aus theoretischer und experimenteller Systemidentifikation.



Weber, Andreas;
Optimierung des Wägesystems eines automatischen Massekomparators für hochgenaue Massevergleiche im Bereich 100 g bis 1 kg unter Vakuumbedingungen - Ilmenau - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung eines Massekomparators für hochgenaue Massevergleiche. Der Massekomparator gehört zu den Wägeeinrichtungen mit höchster Genauigkeit. Sie kommen meist in Laboratorien zum Einsatz, um Referenzmassen abzuleiten. Das Ziel der Arbeit ist es, das vorhandene Wägesystem eines Massekomparators zu erweitern und zu optimieren. Die Substitution und Justierung sollen durch Neukonstruktion und Automatisierung schneller und einfacher erfolgen. Eine wichtige Anforderung ist, dass der Massevergleich einen Messbereich von 100 Gramm bis 1 Kilogramm abdecken soll. Weiterhin soll das ganze Wägesystem in der Baugröße so klein wie möglich gestaltet werden. Hauptanforderungen bei der Auswahl des Werkstoffs sind sowohl Korrosionsbeständigkeit als auch die Vakuumtauglichkeit. Neben diesen beiden Anforderungen gilt es ebenfalls zu beachten, dass ein Werkstoff gewählt wird, der bei den geforderten Eigenschaften noch kostengünstig ist. Zur Orientierung wird der konstruktive Entwicklungsprozess angewendet, bei dem die Anforderungen an jedes Bauteil untersucht werden. Nach dem Aufstellen verschiedener Aufbau- und Funktionsprinzipien, gilt es diese zu evaluieren und anschließend miteinander zu vergleichen. Am Ende werden die ausgewählten Prinzipe konstruiert und im Ergebnis als technische Zeichnung dokumentiert.



Schmidt, Christoph;
Erstellung eines Prototypen für eine berührungslose Waage auf Basis der Levitation - Ilmenau - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

In dieser Masterbeit wurde ein Prototyp für eine Waage auf Basis der magnetischen Levitation entwickelt und konstruiert. Die Funktionsfähigkeit des Prototypen als Waage wurde in Versuchsreihen untersucht und bewiesen. Die Levitationsbaugruppe, welche den Ausgangspunkt der Arbeit darstellt, wurde auf deren Aufbau und Funktionsweise hin analysiert. Auf der Basis der Funktionsweise und der theoretischen Grundlagen erfolgte eine Einschätzung zur analytischen Berechnung der Levitationsbaugruppe. Als Ergebnis wurde ein Modell festgelegt, im dem die Levitationsbaugruppe analog zu einem Federsystem betrachtet wird. In Vorversuchen wurden Versuchsreihen zur Ermittlung der Levitationshöhe in Abhängigkeit zur aufgebrachten Objektmasse durchgeführt. Das Ergebnis ist eine Masse-Weg-Kennlinie, welche den Messbereich der Levitationsbaugruppe bestimmt. Basierend auf der Analyse der Levitatorbaugruppe und den Vorversuchen wurde der Prototyp für die Waage auf Levitationsbasis entwickelt. Dabei wurden zu Beginn die Anforderungen an diesen erarbeitet. Nach einer Betrachtung der zur Verfügung stehenden Werkstoffe wurde Polyoxymethylen (POM) aufgrund dessen mechanischen Eigenschaften als Konstruktionswerkstoff ausgewählt. Der Prototyp besteht aus einer Grundplatte, drei Aufnehmern für die Levitatorbaugruppen und einer Messplattform, auf der Probekörper platziert werden können. Um die Höhe zu bestimmen in der die Messplattform levitiert, wurden Analog Distanzsensoren in den Prototypen eingebaut. Vier Distanzsensoren wurden in den Prototyp integriert. Mit Matlab wurde ein Skript entworfen, welches die Ansteuerung der Distanzsensoren und eine gleichzeitige Verarbeitung der ermittelten Signalspannung zur Ermittlung der Levitationshöhe ermöglicht. Nach Fertigstellung des Versuchsaufbaus wurden Änderungen an der Konstruktion vorgenommen. Der Verbindung von in der Schwebe befindlichen Magneten und der Messplattform wurden durch Hinzufügen einer Kugel-V-Nut Paarung zusätzliche Freiheitsgrade hinzugefügt. Dies führte zu einer deutlichen Verbesserung der Stabilität des Schwebezustandes. Der Zusammenhang zwischen der Masse von Probekörpern und der Schwebehöhe der Messplattform wurde durch Versuchsreihen untersucht. Als Ergebnis wurden Kennlinien ermittelt, die die Weg-Masse-Beziehung des Prototypen wiedergeben. Abgeleitet aus den Kennlinien wurden Gleichungen approximiert, mit denen durch die Schwebehöhe der Messplattform die Masse der zu messenden robekörper bestimmt werden kann. Es weiteres Matlab Skript wurde erstellt, welches eine Messung der Schwebehöhe sowie die Berechnung der Masse des Probekörpers realisiert. Der Prototyp hat einen Messbereich von 0g bis 1300g. Die Auflösung des Prototypen ist dabei abhängig vom gewählten Messbereich der Distanzsensoren. Ein limitierender Faktor für die Bestimmung der Masse ist die Größe der Bit-Auflösung des verwendeten Digitaloszilloskopes zur Auswertung der von den Sensoren gesendeten Signalspannung. In Untersuchungen zur Ecklastabhängigkeit konnte ermittelt werden, dass die Platzierung von Probekörpern außerhalb des Zentrums eine Veränderung der Winkellage der Plattform und eine Verringerung des Messbereiches der Waage zur Folge hat. In der Durchführung von Messreihen zur Bestimmung des Einflusses der Winkellage der Levitatorbaugruppen und des Hystereseeinflusses zeigte sich in beiden Fällen keine signifikante Veränderung des Kennlinienverlaufs. In Langzeitmessungen konnte kein Drift der Messwerte festgestellt werden.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1047197987schmi.txt
Garnschröder, Gina;
Konzeption und Aufbau eines Praktikumsversuchs "Analysenmesstechnik" - Ilmenau - 168 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die Analysenmesstechnik ist von großer Bedeutung. Sie kommt in den verschiedensten Anwendungsgebieten unter anderem in der Wasser- und Abwassertechnik, der Pharmazie, aber auch in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Die Analysenmesstechnik beschäftigt sich mit der Bestimmung von Stoffkonzentrationen. Je nach Art der Konzentration wird diese mit verschiedenen Messverfahren gemessen. Aufgrund der hohen Bedeutung der Analysenmesstechnik wurde im Rahmen dieser Masterarbeit ein vorlesungsbegleitendes Analysenmesstechnik-Praktikum konzipiert. Dabei wurden die Funktionsweise, das Grundprinzip und die Vor- und Nachteile verschiedener Verfahren zur Messung von Konzentrationen in Flüssigkeiten herausgearbeitet. Näher betrachtet wurde zum einen die pH-Wert-Messung mittels Glaselektrode, ISFET-Sensoren und mittels Indikatorpapier, sowie mit Indikatorstäbchen. Zum anderen wurde auf die Messung der spezifischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten mit dem konduktiven Zwei- und Vier-Elektroden-Verfahren und dem induktiven Verfahren näher eingegangen. Alle aufgeführten Messungen wurden aufgebaut und im Anschluss mit einigen ausgewählten Versuchsstoffen durchgeführt. Im Rahmen der Messungen wurden besonders die Einflussfaktoren der Temperatur und der Konzentration auf die spezifische Leitfähigkeit untersucht. Es wurden eine Versuchsanleitung und eine dazugehörige Musterlösung erstellt.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1041283288garns.txt