Studienabschlussarbeiten

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Erstellt: Wed, 22 Sep 2021 23:25:11 +0200 in 0.0664 sec


Hundeck, Martin;
Integration eines Brenner Moduls zur Bewältigung zukünftiger Emissionsanforderungen in Acht- und Vierzylinderabgassysteme. - Ilmenau. - 116 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Neue Abgasgesetze beinhalten immer striktere Grenzwerte und Testrandbedingungen der Schadstoffemissionen. Diese Verschärfung der gesetzlichen Anforderungen verlangt neue technische Konzepte in der Abgasnachbehandlung (AGN). Mit der Einführung der geplanten Emissionsgesetzgebungen EU7 in Europa und CN7 in China gewinnt dabei zunehmend die Kaltstartphase des Verbrennungsmotors an Relevanz. Um die Schadstoffkonzentration im Abgas weiter senken zu können, muss insbesondere der Katalysator schnell auf seine Konvertierungstemperatur gebracht werden. Zu diesem Zweck werden Konzepte zum zusätzlichen Eintrag von thermischer Energie in die Abgasanlage (AGA) untersucht. Eine vielversprechende Technologie stellt in diesem Zusammenhang ein Kraftstoffbrennersystem dar. Die vorliegende Bachelorarbeit verfolgt dabei das Ziel, die Integration eines solchen Brennersystems in den Fahrzeugen der Mercedes-AMG GmbH zu untersuchen. Dazu werden durch eine Systembeschreibung und eine Marktanalyse die Rahmenbedingungen für eine Integrationsstudie geschaffen. Auf dieser Grundlage wird eine technische Umsetzung des Brennersystems im Fahrzeug erarbeitet. Die erstellten Lösungsvarianten werden nach festgelegten Bewertungskriterien bezüglich ihrer Vor- und Nachteile miteinander verglichen, um anschließend die besten Konzepte auszuwählen. Nach simulativen Untersuchungen der erstellten Konzepte folgt eine Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse, um die Risiken der Integration sowie weiterführende Fragestellungen aufzuzeigen. Die Ergebnisse der Marktanalyse zeigen, dass der Brenner von Daimler das derzeit größte Potential für eine Integration im Fahrzeug bietet. Nach Prüfung der Konstruktionsrandbedingungen ist eine Positionierung des Systems nur im Motorbauraum der Fahrzeuge möglich. Durch die konstruktive Erstellung von Konzepten kann gezeigt werden, dass eine Integration des Daimler Brenners sowohl in Baureihen mit M139 Reihenvierzylindermotoren als auch mit M177 Achtzylindermotoren aus bauraum- und fertigungstechnischer Sicht möglich ist. Es besteht außerdem die Option einer Vereinbarkeit des Daimler Brenners mit einer Niederdruckabgasrückführung als weitere emissionsmindernde Maßnahme beim M177-Aggregat. Strömungssimulationen zeigen, dass mit konventionellen Isolationskonzepten hohe Oberflächentemperaturen der Komponenten auftreten, welche Auswirkungen auf umliegende Bauteile haben und somit ein Risiko für die Realisierbarkeit der Integrationskonzepte darstellen. Anhand von Hardwareversuchen muss bewiesen werden, ob der Brenner allein oder in Kombination mit weiteren Maßnahmen in der Lage ist, die EU7 und CN7 Anforderungen zu erfüllen. Aufgedeckte Risikofaktoren zu den Brennereigenemissionen, zur passiven Sicherheit und zum Regelungskonzept des Brenners führen zu der Entscheidung, dass der Einsatz eines Brennersystems zur Bewältigung zukünftiger Emissionsanforderungen derzeit in Fahrzeugen der Mercedes-AMG GmbH nicht weiterverfolgt wird. Um das System für einen potenziellen Einsatz in einem Fahrzeug zu ertüchtigen, bedarf es weiterführender Entwicklungsarbeit in den genannten Risikobereichen.



Mehlhorn, Christina;
Innovation von optischen Prüfsystemen für Linsen der Carl-Zeiss Jena GmbH. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Das Unternehmen Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung (SQB) GmbH in Ilmenau stellt u.a. individuelle Lösungen für industrielle Prüf- und Messaufgaben her. Ein aktuelles Projekt ist die Innovation von optischen Prüfsystemen für Linsen der Carl-Zeiss Jena (CZJ) GmbH. Die Linsendurchmesser werden auf manuellen Sichtprüfplatzen gemessen. Dabei wird eine Linsenkante optisch erfasst, an ein Fadenkreuz geschoben und die Linse anschließend bis zur gegenüberliegenden Kante verfahren. Der zurückgelegte Weg zwischen den Linsenkanten wird durch ein Wegmesssystem erfasst. Zukünftig soll dieser Vorgang automatisiert und mithilfe von digitaler Bildverarbeitung präzisiert und optimiert werden. Im Rahmen der Masterarbeit werden Versuche auf der aktuellen Prüfanlage der CZJ GmbH und einem Prüfstand der SQB GmbH durchgeführt. Mit den Ergebnissen der Untersuchungen zu Beleuchtung, Fokussierung und Softwareeinstellungen können Schlussfolgerungen zu Optimierungspotenzialen der aktuellen Anlage und Potenzialen der automatisierten Anlage, sowohl der Einsetzbarkeit der optischen Komponenten getroffen werden. Die Forderungen der CZJ GmbH und die Ergebnisse der Voruntersuchungen bilden die Grundlage der Konzipierung der automatisierten Prüfanlage. Die Anforderungsliste und die Gesamtfunktion nach dem Konstruktiven Entwicklungsprozess werden für die Gesamtanlage erstellt. Die weiteren Phasen des Konstruktiven Entwicklungsprozesses bis hin zur Konstruktion und Erstellung der technischen Zeichnungen wurden für die Baugruppe mit der X-Verschiebung der Linsenaufnahme ausgearbeitet.



Horn, Robin;
Optisches Design und Auslegung einer optronischen Baugruppe für die bispektrale Messung gasförmiger Medien. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die multispektrale Messung der relativen Luftfeuchtigkeit in gasförmigen Medien profitiert von der Präzision eines optischen Messverfahrens. Das australische Unternehmen Marab Pty. Ltd. hat anhand eines ersten technischen Funktionsprinzips die Anwendbarkeit einer solchen optischen Messmethode nachgewiesen. Für eine Umsetzung dieses Funktionsprinzips muss eine vollständige Auslegung der benötigten optronischen Komponenten erfolgen. In der vorliegenden Masterarbeit wird das wesentliche Prinzip einer optischen Messung der relativen Luftfeuchtigkeit dargestellt. Auf Grundlage des technischen Funktionsprinzips wird eine Konkretisierung der benötigten Anforderungen des Messgeräts für den Einsatz in industriellen Umgebungen vorgenommen. Eine Strahlformung durch verschiedene optische Bauelemente, um einen ausreichenden optischen Weg zu erzeugen, sowie eine anschließende Faltung des erzeugten Strahlengangs für eine Volumenreduktion sind Hauptbestandteile der Arbeit. Anhand dieser Anforderungen werden verschiedene Methoden vorgestellt, um eine Einhaltung der Funktion im optischen Teil des Messsystems zu ermöglichen. Die ausgewählten Funktionsprinzipien dieser Baugruppen werden anschließend numerisch simuliert. Anhand der Simulation wird ein vollständiger mechanischer Aufbau des gesamten optischen Sensors erstellt. Ein technischer Entwurf sowie nötige Justierunterlagen, die eine vollständige Fertigung des Sensors ermöglichen, wurden angefertigt. Über einen Labordemonstrator werden die kritischen Hauptfunktionselemente hinsichtlich der erreichten Strahlqualität und Einsatzfähigkeit der Justierstellen überprüft. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass das erstellte Sensorsystem seine volle Funktionsfähigkeit hinsichtlich der geforderten Volumenreduktion und der Strahlführung im Zusammenspiel der optischen und mechanischen Bauelemente erreicht. Zusätzlich wird eine Abschätzung der Fertigungskosten vorgenommen, wobei ersichtlich wird, dass der Sensor durch die Verwendung von optischen und hochpräzisen mechanischen Bauteilen deutlich über den Kosten eines möglichen Konkurrenzproduktes liegt. Zusammenfassend wird das erstellte Sensorsystem hinsichtlich der erreichten Ergebnisse eingeschätzt und ein Ausblick in den weiteren Projektverlauf zur Fertigstellung des gesamten Sensors gegeben.



Li, Shixian;
Erstellung und Umsetzung eines Algorithmus zur Korrektur der Verzeichnungen von Objektiven. - Ilmenau. - 121 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die Verzeichnung ist der größte Fehler von Objektiven. Die Messergebnisse der Bilder einer unkalibrierten Objektiv sind nutzlos. Daher ist die Korrektur von Objektiven ein wichtiger Prozess für die Anwendung von Objektiven im Bereich der Präzisionsmessung und Bildverarbeitung. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Verfahren zur Verzeichnungskorrektur in der Programmiersprache Python erarbeitet, umgesetzt und näher untersucht. Um die Auswirkung verschiedener Kalibriermuster auf die Korrekturgenauigkeit zu vergleichen, wurden Schachbrettmuster mit unterschiedlicher Anzahl von Eckpunkten und Kreismuster mit unterschiedlicher Anzahl von Kreis verwendet und anhand von Testmessung verschiedener Objektive auf Anwendbarkeit untersucht.



Gocha, Nikolaus Johannes Leo;
Untersuchung der Kombination von Si- und InGaAs-Bildsensoren zur Erzielung einer breitbandigen multispektralen Bilderfassung. - Ilmenau. - 111 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die folgende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Aufbaus zur synchronen Aufnahme eines Objektfeldes durch die Kombination einer Kamera für den sichtbaren Bereich des Lichtes und einer Kamera für den kurzwelligen Infrarotbereich. Dabei werden die Materialeigenschaften des Silizium CCD oder CMOS Sensors und des Indium-Gallium-Arsenid CMOS Sensors jeweils für den sichtbaren und den infraroten Bereich zunächst in der Theorie vorbereitet. Daraufhin werden diese in einer neuen Anordnung in Verbindung mit anderen passiven optischen Bauelementen zur Anwendung gebracht. Die Anordnung dient dazu den visuellen und den infraroten Kanal voneinander zu trennen, um die Kanäle dann auf die entsprechenden Sensoren zu fokussieren. Zusätzlich wird für diese Anordnung eine breitbandige Beleuchtung entwickelt, welche dazu dient, das Objektfeld mit dem Testobjekt zu beleuchten. Der Aufbau soll im Kontext eines Bilderfassungssystems für komplexe Sortieraufgaben zum Einsatz kommen. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung dieses Aufbaus unter Zuhilfenahme der wissenschaftlichen Fachliteratur und verfolgt verschiedene Lösungsansätze. Ziel des Projektes ist es in der Lage zu sein visuelle und infrarote Bilddateien am Ausgang des Bildaufnahmesystems einer digitalen Bildverarbeitung bereit zu stellen.



Schäfer, Moritz;
Konzeption eines wissensbasierten Systems zur Fehlerkategorisierung und -klassifizierung im Reklamationsprozess bei der Bosch Rexroth AG. - Ilmenau. - 71 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Tritt bei einem Produkt ein Fehler auf, führt dieser in der Regel zu einer Reklamation und einem unzufriedenen Kunden. Die zügige Bearbeitung von Reklamationen liegt damit sowohl im Interesse des Kunden als auch des Herstellers. Dafür ist es erforderlich, dass der Fehler schnellstmöglich kategorisiert und klassifiziert wird. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Konzeption eines wissensbasierten Systems, mit dessen Hilfe Fehler kategorisiert und klassifiziert werden können. Damit soll im Reklamationsprozess bei der Bosch Rexroth AG frühzeitig eine Identifizierung bekannter Fehler und eine Einordnung sowie rasche Bearbeitung neuer, bislang unbekannter Fehler unterstützt werden. In der Arbeit wird ein System konzipiert, das auf dem strukturellen fallbasierten Schließen basiert und mit Erfahrungswissen arbeitet. Für die Fehlerkategorisierung werden mit dem Symptom, dem Fehlerort, der Fehlerart und der Fehlerursache relevante Merkmale festgelegt. Für die Fehlerklassifizierung wird eine mehrdimensionale Bewertungsmethodik angewendet und die daraus resultierenden Kriterien in einen dreistufigen Kriterienkatalog überführt. Das konzipierte System wird für ein Hydraulikventil angewendet und anhand abgeschlossener Reklamationen validiert.



Henne, Alexander;
Untersuchung und Einordnung ausgewählter Bildmerkmale und Ähnlichkeitsmaße für den Einsatz in der Stereoskopie mithilfe eines bildverarbeitenden neuronalen Netzes. - Ilmenau. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Die stereoskopische Bildverarbeitung zur 3D-Bilddatengewinnung spielt eine zunehmend große Rolle in verschiedenen Anwendungsfeldern. Insbesondere die Kombination mit künstlichen neuronalen Netzen verspricht neuartige Leistungsfähigkeiten. In dieser Arbeit wird ein Überblick zur aktuellen Entwicklung von Stereo Matching Algorithmen basierend auf neuronalen Netzen gegeben und Auswahlkriterien geschildert. Das ausgewählte modulare neuronale Netz AANet (Adaptive Aggregation Network for Efficient Stereo Matching, ein Convolutional Neural Network) und eine verbesserte Variante AANet+ werden mit zwei konventionellen Bildzuordnungsverfahren (Semi-Global Block Matching und DAISY Deskriptor) vorgestellt und verglichen. Die Implementation dieser Software und der Einsatz über eine Nvidia GeForce RTX 2060 SUPER Grafikkarte, sowie verfügbare vortrainierte Modelle und Datensätze werden ausgeführt. Es wird zudem auf eingesetzte und in der Programmiersprache Python geschriebene Vorverarbeitungsschritte eingegangen. Die 3D-Bilddatengewinnung findet über die Korrespondenzpunktsuche und die anschließende Generierung von Disparitätskarten statt. Für die genannten Verfahren wurden Disparitätskarten erzeugt und evaluiert, um die Eignung des AANet zu beurteilen. Dazu stehen sowohl veröffentlichte Datensätze mit rektifizierten Bildpaaren und Grundwahrheiten bereit, als auch ein Datensatz, welcher Szenerien mit unterschiedlicher Messanordnung zeigt, sowie ein selbst erstellter synthetischer Datensatz. Dieser wurde in der Software Blender mit Grundwahrheit erzeugt. In der Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von AANet unter bestimmten Rahmenbedingungen gute Ergebnisse liefert. AANet kann abhängig vom vortrainierten Modell sehr gut mit ähnlichen Bildpaaren zum Modell arbeiten und liefert dabei bei hoher Schnelligkeit gute Bildqualitäten ohne weitere Anpassungen zu benötigen. Im Vergleich zu DAISY und SGBM liefert es bessere Ergebnisse unter diesen Voraussetzungen. Die Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass bei größerer Variation des Basisabstands der Kameras dieser Vorteil nicht gegeben ist. SGBM liefert im Vergleich zu AANet mit dem vortrainierten Modell des KITTI Datensatzes bei geringen Basisabständen bessere Ergebnisse, wohingegen der DAISY Deskriptor bei großen Basisabständen bessere Ergebnisse erzielt, wenn diese Algorithmen dementsprechend eingestellt werden. Dabei verhielten sich in den Untersuchungen synthetische und reale Bilder ähnlich.



Analyse und Auswahl von Prüfverfahren für die Optimierung der Fertigung von piezoresistiven Drucksensoren. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Sensoren spielen eine zunehmende Rolle in der Industrie, besonders in der automatischen Industrie. Die DC Industrie Entwicklung GmbH ist ein junges High-Tech-Unternehmen in Erfurt, das hochqualitative Industriesensoren fertigt. Es plant, einen Fertigungsplatz für piezoresistive Drucksensoren am Standort Erfurt aufzubauen. Zur Erzielung einer hohen Produktqualität sind unterschiedliche Prüfverfahren in einem mehrstufigen Fertigungsprozess notwendig. In der Arbeit wurden Struktur, Funktionsweise und Fertigungsprozess des Produkts vorgestellt sowie analysiert. Damit kann man das für das Produkt geeignete Prüfverfahren in Bezug auf die Qualitätsziele und den Fertigungsprozess bestimmen. Eine zusätzliche Untersuchung wurde ausgeführt, um die Qualitätskennzahlen herauszufinden. Zum Schluss der Arbeit wurde eine Vorschlagsliste erstellt, um eine optimale Fertigungsmöglichkeit zu liefern.



Konstruktion einer Versuchsanordnung zur breitbandigen multispektralen Bildaufnahme. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Die folgende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Aufbaus zur synchronen Aufnahme eines Bildfeldes durch die Kombination einer Kamera für den sichtbaren Bereich des Lichtes und einer Kamera für den kurzwelligen Infrarotbereich. Dabei werden die Eigenschaften des Silizium CCD Sensors und des Indium-Gallium-Arsenit CCD Sensors jeweils für den sichtbaren und den infraroten Bereich zunächst wissenschaftlich diskutiert. Daraufhin werden diese in einer neuen Anordnung in Verbindung mit anderen passiven optischen Bauelementen zur Anwendung gebracht. Die Anordnung dient dazu den visuellen und den infraroten Kanal voneinander zu trennen, um die Kanäle dann auf die entsprechenden Sensoren zu fokussieren. Zusätzlich wird an die Anordnung eine breitbandige Beleuchtung entwickelt, welche dazu dient, das Bildfeld mit dem Testobjekt zu beleuchten. Der Aufbau soll im Kontext eines Bilderfassungssystems für eine komplexe Sortieraufgabe zum Einsatz kommen. Die Arbeit beschreibt die Entwicklung dieses Aufbaus unter Zuhilfenahme der wissenschaftlichen Fachliteratur und verfolgt verschiedene Lösungsansätze. Ziel des Projektes ist es in der Lage zu sein visuelle und infrarote Bilddateien am Ausgang des Bildaufnahmesystems einer digitalen Bildverarbeitung bereit zu stellen.



Gu, Yunan;
Entwurf und Umsetzung eines Verfahrens zur Erstellung einer digitalen Übersichtskarte in der industriellen Bildverarbeitung. - Ilmenau. - 123 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021

Im Bereich der industriellen Bildverarbeitung war die Qualitätsüberwachung schon immer eine wichtige Aufgabe. Bei der Erkennung großer Objekte ist ein größerer Bildaufnahmebereich erforderlich. Es gibt eine spezielle Panoramakamera zum Aufnehmen von Panoramafotos, aber der Preis für diese Kamera ist hoch und die aufgenommenen Fotos werden verzerrt. Daher kann ein Kameraarray, das aus kostengünstigen Kameras besteht, eine bessere Bilderfassungslösung sein. Aus diesem Grund wurde ein Mehrbild-Stitching-Algorithmus entwickelt, der den NCC-Algorithmus für die Registrierung verwendet. Der NCC-Algorithmus weist eine gute Robustheit auf, die Berechnungsgeschwindigkeit ist jedoch zu langsam. Um die Berechnungsgeschwindigkeit zu verbessern, werden die Eckpunkte im Bild vor der Registrierung mit dem Harris-Algorithmus ausgewählt. Der NCC-Algorithmus registriert nur die Eckpunkte. Nach der Registrierung werden die falsch übereinstimmenden Eckpunkte durch den Ransac-Algorithmus beseitigt. Zusätzlich wird die Homographiematrix verwendet, um die Stabilität und Rotationsinvarianz des Algorithmus zu verifizieren. In diesem Algorithmus werden viele Parameter verwendet. Durch Anpassen dieser Parameter kann die Genauigkeit des Bildstitchings erhöht und bessere Stitching-Effekte erzielt werden. Schlüsselworte: Mehrbild-Stitching, NCC-Algorithmus, Harris-Algorithmus, Ransac