Optimierung eines Messplatzes für die bildgebende Spektroskopie. - Ilmenau. - 93 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Mit der bildgebenden Spektroskopie ist eine umfangreiche Anzahl an untergeordneten Bildgenerierungsverfahren verbunden. Speziell für diese Arbeit wird die linienhafte Bilderzeugung über ein zusammenhängendes Spektrum an Wellenlängenbändern, dem Push-Broom-Verfahren, näher betrachtet. Für eine möglichst breitbandige spektrale Charakterisierung ist eine Werkbank entwickelt worden, die durch die technologischen Einschränkungen der Sensormaterialien aus mehreren Bildgebern zusammengesetzt ist. Durch diese technische Notwendigkeit bedingt, ergibt sich ein komplexes System hinsichtlich der Datengewinnung und Datenverarbeitung. Die vorliegende Arbeit optimiert das informationstechnische Ökosystem durch den Ansatz einer objektorientierten Algorithmik. Weiterhin wurde ein speziell entworfener, feinmechanischer Hubtisch hardware- und softwareseitig integriert. Mithilfe dieser Ergänzung ist es möglich, für jeden Bildgeber die Arbeitsabstände individuell anzupassen. Dadurch lassen sich Objekte verschiedenster Abmessungen mit variabler Ortsauflösung registrieren, das resultierende Bildfeld optimal auszunutzen und Probleme hinsichtlich der Tiefenschärfe bei Messobjekten mit höherer Ausdehnung kompensieren.
Methoden zur Geschwindigkeitssteigerung bei der messtechnischen Bestimmung von Sticking Image. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Reversible Einbrennbilder (Sticking Image) bei Liquid Crystal Displays (LCD) stellen eine starke Minderung der Displayqualität dar. Für die Analyse dieses Effekts wurden bereits einige Methoden entwickelt, die allerdings einen großen zeitlichen Aufwand implizieren. Die Dauer der Untersuchung wird maßgeblich von der Einbrennzeit bestimmt, die für jedes Display unterschiedlich lange ausfällt bis die zu messenden Effekte auftreten. Da aufgrund der langen Einbrenndauer die bisherigen Verfahren zur messtechnischen Bestimmung von Sticking Image keine zufriedenstellende Lösung darstellen, werden in dieser Arbeit Methoden zur Geschwindigkeitssteigerung der Messung evaluiert. Dabei liegt der Fokus zunächst auf der Maximierung des Messsignals von Sticking Image, um daraus eine Verkürzung der Messzeit mit äquivalenten Messergebnissen gegenüber den Referenzverfahren zu erzielen. Dafür werden verschiedene Parameter (Testbilder, Winkelabhängigkeit, etc.) unter Berücksichtigung von auftretenden Störgrößen (Streulicht, lokale Effekte, etc.) untersucht. Automatisierte Messabläufe werden generiert und mithilfe eines 6-Achs-Roboters durchgeführt, um möglichst effiziente und individuell anpassbare Methoden zur messtechnischen Bestimmung von Sticking Image zu entwickeln.
Untersuchung zur ortsauflösenden Wassertropfenerkennung auf gekrümmten Oberflächen. - Ilmenau. - ca. 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Zur Verringerung des Pseudoausschuss an einem optischen Prüfgerät, soll im Rahmen dieser Abschlussarbeit an Methoden zur Indizierung von Wasserrückständen auf gekrümmten Oberflächen mittels spektraler Bildverarbeitungssysteme, geforscht werden. Zu Beginn konnten Grundlagenuntersuchungen zum Absorptionsgrad von Wasser mit Spektrometern durchgeführt werden, um Erkenntnisse über Ausprägung und Lage der im NIR aktiven Absorptionsbanden von H2O zu erlangen. Weiterhin konnte ein Versuch zur Bestimmung des spektralen Reflexionsgrads von Wasserrückständen aufgebaut werden. Anschließend konnten die zuvor quantifizierten Eigenschaften, mit Hilfe dreier spektraler Bildverarbeitungssysteme untersucht und ausgewertet werden. Weiterhin wurde in dieser Abschlussarbeit ein alternativer Ansatz zur Indizierung von Wasserrückständen auf gekrümmten Oberflächen vorgestellt. Einem Wasserregime werden künstliche Markierungsmittel in Form von Fluoreszenzstoffen beigesetzt. Um diese Stoffe zu erkennen, wurden die Grundlagen zur Auslegung eines spektralen Bildverarbeitungssystems erarbeitet. Hierzu konnten mehrere Fluoreszenzstoffe auf ihre Tauglichkeit zum Einsatz in einem spektralen Sensorsystem untersucht werden. Erneut wurden Grundlagenuntersuchungen zum Fluoreszenzspektrum und spektralen Reflexionsgrad der untersuchten Fluorophore, mittels Spektrometern durchgeführt. Anschließend konnten die Fluorophore mit einem spektralen Kamerasystem untersucht werden, das sowohl die Bildaufnahme in der Nähe der Anregungs- als auch Emissionswellenlänge gestattet. Zuletzt wurden die beiden Methoden zur Indizierung von Wasserrückständen, auf ihre Tauglichkeit zum Einsatz in industrieller Umgebung bewertet. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass die Methode auf Basis der Erkennung von im NIR aktiven Absorptionsbanden weniger gut für Anwendungen im industriellen Umfeld geeignet ist als der Ansatz zur Erkennung von Fluoreszenzstoffen.
Erstellung eines Qualitäts- und Workflow-Managements für ein Beispielunternehmen/Musterunternehmen mit Hilfe der CAQ-Software CWA SmartProcess. - Ilmenau. - 197 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Im Rahmen der stetig voranschreitenden Digitalisierung werden auch im Bereich des Qualitätsmanagements bereits seit den 70er-Jahren rechnergestützte Systeme eingesetzt. Da die Wirksamkeit solcher Systeme nicht nur von der Technik allgemein, sondern auch stark von den Anwendern abhängt, sollen bereits Studierende den Umgang mit sog. CAQ-Systemen praxisorientiert erlernen. Daher wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Qualitäts- und Workflow-Management für ein fiktives Unternehmen innerhalb der CAQ-Software CWA SmartProcess entwickelt und für den Einsatz in der Lehre vorbereitet. Anhand eines erstellten Qualitätsmanagementhandbuches wurden die einzelnen Prozesse und Module implementiert, beschrieben und bewertet. Auf Basis dieser Ausarbeitung wurde ein Fallstudienkonzept für die Vorlesung "Qualitätsmanagement/CAQ-Systeme" entwickelt, testweise durchgeführt und verbessert.
Untersuchung und Verbesserung eines optischen Inline-Prüfsystems mit Hilfe der Messsystemanalyse. - Ilmenau. - 66 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Durch die stetig wachsenden Qualitätsanforderungen der Industrie an ihre Zulieferer, sind 100% Prüfungen gefordert. Eine manuelle 100%-Prüfung jedes einzelnen Bau-teils sind mit hohen Ressourcen und Zeitaufwendungen verbunden, was kostenseitig schwer zu stemmen ist. Für die Wettbewerbsfähigkeit der Zulieferer ist also wichtig mit schnelleren, kostengünstigeren und effizienteren Methoden diese Prüfung zu gewährleisten. Die Installation von automatisierten optischen Inlineprüfsystemen ist einer der Möglichkeiten. Bei diesem Verfahren wird das Prüfobjekt mithilfe eines Ka-merasystems aufgenommen und im Anschluss ausgewertet. Die Vorteile dieses optischen Messsystems sind vielfältig. Einerseits findet hier eine berührungslose Messung statt, sodass das Risiko der eventuellen Beschädigung des Messobjektes im Messprozess entfällt. Andererseits werden durch Zeit- und Ressourcenersparnisse die Kosten gesenkt. Die vom Qualitätsmanagement geforderte Eignungsprüfung dieser Messsysteme e-folgt in der Industrie mithilfe speziell gestalteter Kennzahlen mit Mindestgrößenvorgaben, die sogenannten Prozessfähigkeitsindizes. In dieser Arbeit wurde eine optische Prüfanlage einer Schraubenproduktion untersucht, welche die Mindestvorgaben bei einigen Schraubenmerkmale nicht erreicht. Um die Qualitätsanforderungen der Industrie zu erfüllen, wurden in dieser Arbeit neue Messstrategien entwickelt. Primär dienen diese Messstrategien zur Verbesserung der Messabweichungen der Messgrößen Gewindesteigung und Schraubenkopfhöhe.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Zu Beginn dieser Masterarbeit werden Mängelrügen (MR) der letzten zweieinhalb Jahre identifiziert und in angenommene und abgelehnte Rügen unterteilt. Anschließend werden die abgelehnten MR in verschiedene Beschädigungsarten klassifiziert. Nach Abschluss der Klassifizierung folgt die Analyse der fünf häufigsten Beschädigungen und eine grafische Darstellung pro Jahr. Darüber hinaus verdeutlicht diese Arbeit, welche Mängelrügen mithilfe von Prüfmitteln verhindert werden konnten. Nach einer bildlichen Darstellung wird auf die Befundungsmöglichkeiten eingegangen. Hierbei werden lediglich drei der fünf Beschädigungsarten berücksichtigt, da die PTQB1 auf diese Fehler unmittelbaren Einfluss hat. Die Befundungsmöglichkeiten zeigen die für die jeweiligen Beschädigung bereits im Schadteillager vorhandenen Prüfmittel und jene Beschädigungen bzw. Bauteile, die zur Prüfung fremdvergeben werden. Die Masterarbeit endet mit einer Wirtschaftlichkeitsrechnung bezüglich der notwendigen Prüfmittel. Hierbei werden zwei Szenarien durchgespielt, um die anfallenden Kosten der Investition den Ersparnissen gegenüberzustellen.
Konstruktion und Umsetzung eines Funktionsprüfstandes für die Endprüfung der Spülluftpumpe APP (Active Purge Pump) inklusive der Durchführung von Prüfzyklen zur Endprüfung. - Ilmenau. - 130 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Die Reduktion der Emissionen von Kraftfahrzeugen ist in der Zeit des gesamtgesellschaftlichen Strebens nach Klimaschutz ein besonders wichtiges Thema. Die non-exhaust emissions rücken immer mehr in den Fokus der Forschung. Auch der Gesetzgeber reagiert mit strengeren Verordnungen, besonders für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Diese Vorgaben können nur erfüllt werden, wenn seitens der Automobilindustrie Komponenten entwickelt werden, die die Luftreinhaltung fördern. Daher hat die Continental AG eine aktive Spülluftpumpe entwickelt, welche die Reduzierung des Ausstoßes von gesundheitsschädlichen Kraftstoffdämpfen effizienter gestaltet. Im Werk Bebra der Firma Vitesco Technologies GmbH, einer Tochtergesellschaft der Continental AG, wird eine Produktionslinie für die sogenannte "Active Purge Pump", nachfolgend APP, aufgebaut. In der vorliegenden Arbeit erfolgt die Konzeption, Konstruktion und Umsetzung eines End of Line Prüfstands, der jede in Bebra produzierte APP auf verschiedene Parameter überprüft, bevor diese an den Kunden ausgeliefert werden. Es wird unter anderem eine Dichtheitsprüfung vorgenommen, der erzeugte Volumenstrom in Abhängigkeit vom Differenzdruck sowie die Strom- und Spannungsaufnahme getestet. Weiterhin werden Versuche mit dem Prüfstand durchgeführt, um dessen Funktionalität zu bestätigen. Der Prüfstand bietet die Möglichkeit, verschiedene APP Varianten aufzunehmen. Es entsteht ein automatisierter, modular erweiterbarer, pneumatisch aktuierter Kombinationsprüfstand mit austauschbaren Prüfwägen.
Einsatz klassischer maschineller Lernverfahren und Deep-Learning-Algorithmen vor dem Kontext der Oberflächentexturanalyse. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Das maschinelle Sehen ist ein sehr interessantes Forschungsgebiet in der digitalen Bildverarbeitung. Um Objekte zuverlässig zu erkennen und zu klassifizieren, werden leistungsstarke Merkmale benötigt. Hierfür wurden zahlreiche Ansätze der Literatur für die Texturanalyse untersucht und an vorhandenen Datensätzen getestet. Für die Klassifikation wurden die klassischen überwachten Klassifikatoren Support-Vektor-Maschine und Random Forest verwendet. Die Ergebnisse aus den Untersuchungen wurden mit vorangegangenen Studien, welche die gleichen Datensätze verwendeten, verglichen. Aufgrund der gleichen Berechnung der Klassifikatoren können die Ergebnisse auf die Zusammensetzung der Merkmalsvektoren und somit auf die Wirksamkeit der verwendeten Texturmerkmale zurückgeführt werden. Des Weiteren wurde das innovative Klassifikationsverfahren Deep Learning vorgestellt und die Leistungsfähigkeit des klassischen sowie des innovativen Ansatzes gegenübergestellt. Die Bewertung der Verfahren erfolgt vor dem Kontext der erreichbaren Erkennungsraten.
Untersuchungen von Kamerasystemen für den kaskadierten Einsatz in der industriellen Bildverarbeitung. - Ilmenau. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020
Durch den wachsenden Technologiefortschritt im Markt der Halbleiter-Bildsensoren, gelingt es den Herstellern immer kostengünstigere CMOS Sensoren zu produzieren. Diese überzeugen nicht nur durch die geringen Preise, sondern vor allem durch die wachsenden technischen Eigenschaften. Somit erreichen günstige Kamerasysteme meist gute Bildgebungseigenschaften im Preis-Leistungs-Vergleich. In einem Kamera-Array können mehrere dieser niedrigpreisigen Kamerasysteme angeordnet werden, um dadurch eine Verbesserung der Bildgebungseigenschaften zu erzielen. Dieser Aufbau stellt eine günstige Alternative zu einer monokularen Industriekamera dar. Um verschiedene Kamerasysteme für den Einsatz in einem solchen Szenario zu testen, wird eine Marktanalyse durchgeführt und eine Vorauswahl der möglichen Kamerasystemen getroffen. USB-Webcam-Module sind kostengünstig zu erwerben und durch die Plug and Play Funktion schnell am PC nutzbar. In der vorliegenden Arbeit werden vier USB-Webcam-Module auf photometrische Eigenschaften mittels EMVA 1288 Standard getestet. Da die untersuchten USB-Webcam-Module keinen linearen Systemzusammenhang aufzeigen, konnte nur die Messung der Inhomogenität erfolgreich durchgeführt werden. Die Ergebnisse wurden mit drei weiteren Kameras aus der industriellen Bildverarbeitung verglichen. Des Weiteren wurden die Aufnahmezeiten für die Standardeinstellungen und für angepasste Parameter gemessen. Für die Untersuchungen wurde eine Rangliste anhand der Auswertung einer Ergebnismatrix erstellt. Außerdem wurde der Status des EMVA Messstandes abgebildet und Verbesserungsempfehlun-gen erörtert. Ferner wurde die Anleitung des Messstandes überarbeitet. Schlüsselworte: EMVA 1288, Aufnahmezeit, Marktanalyse CMOS, Kamera-Array, USB-Webcam-Module.
Aufbau und Evaluierung einer Messanordnung zur Bestimmung der Winkelabhängigkeit von multispektral auflösenden Filter-On-Chip Snapshot CMOS-Sensoren. - Ilmenau. - 49 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Aufbau und der Evaluierung einer Messanordnung zur Bestimmung der Winkelabhängigkeit von multispektral auflösenden Filter-On-Chip Snapshot CMOS-Sensoren. Ziel der Arbeit ist, neben Aufbau und Evaluierung des Messaufbaus, die Charakterisierung der Filter-On-Chip Snapshot CMOS-Kameras und das Vergleichen und Bewerten verschiedener Messanordnungen. Dazu wurde ein vorhandener Messaufbau durch unterschiedliche bauliche Veränderungen angepasst und die Peakwellenlängenverschiebung und Quanteneffizienz der Bildsensoren gemessen. Anhand dieser Ergebnisse konnte die Tauglichkeit der Messanordnung bestätigt und verbessert werden. Jedoch gab es auch unterschiedliche Fehlerquellen, welche eine Veränderung des gesamten Aufbaues gefordert hätten, was aber nicht Ziel dieser Arbeit ist. Dennoch wurde der vorhandene Aufbau mit einer Lasermessanordnung und einer Messanordnung mit telezentrischem Strahlengang verglichen, um einen Ausblick zur Optimierung zu geben.