Studienabschlussarbeiten

In den letzten Jahren wurden eine Vielzahl von videobasierten Verfahren zur kontaktfreien Herzfrequenzschätzung entwickelt, welche viel komfortabel für die Patienten als die taktilen Methoden sind. Die bisherigen Methoden extrahierten ein PPG-Signal aus 2D-ROI auf Gesicht. Das Hauptproblem bei diesen Methoden ist es, dass die ROI-Positionierung ungenau ist, wenn sich der Kopf bewegt. Darüber hinaus wird die Bewegung zu ungenauen Herzfrequenzwerten führen. In diesem Artikel wird zunächst die 3D-ROI des Gesichts definiert, dann wird die erzeugte 3D-ROI-Punktwolke als Modell verwendet, um die 3D-ROI während der Bewegung zu verfolgen. Die Herzfrequenz wird geschätzt, indem das PPG-Signal aus der 3D-ROI extrahiert wird. Des Weiteren wird eine Methode des maschinellen Lernens für die Bewertung der Zuverlässigkeit der Herzfrequenzschätzung auf Basis von 3D-Bewegungsdaten entwickelt, und diese Methode wurde durch Experimente verifiziert. Schließlich wird das trainierte Klassifizierungsmodell als ein Kriterium für die Aktivierung einer adaptiven Filterung des PPG-Signals verwendet. Durch Experimente wurde es bestätigt, dass die adaptive Filterung im korrekten Umstand aktiviert werden kann und die Herzfrequenzschätzung damit stabilisiert werden kann.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die pixelweise MTF-Messung an Kamera-Sensoren mit einem interferometrischen Messplatz beschrieben. Die MTF wird sowohl orts- als auch richtungsabhängig bestimmt. Der erstellte Testaufbau ermöglicht eine Generierung von Frequenzen bis zu 1200 LP/mm und den Einsatz verschiedener Wellenlängen. Nachdem der Stand der Technik, inklusive den Aspekten der theoretischen Modellbetrachtungen, vorgestellt ist, wird detailliert auf das Konzept und die Komponenten des Versuchsaufbaues eingegangen. Darin Inbegriffen ist auch die notwendige Justage und Kalibrierung der Einzelgruppen. Beispielhafte MTF-Messungen werden an drei Testkameras ohne Deckglas durchgeführt: Ein CCD-Sensor mit Pinholearray sowie zwei typengleiche CMOS-Sensoren, mit bzw. ohne Mikrolinsenarray. Anhand der Messdaten und deren Vergleich wird auf einzelne Effekte eingegangen. Abschließend wird der Versuchsplatzes mittels eines Fehlermodells analysiert und eine Reihe von Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt.

Bei der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH wird im Rahmen der "Ko Inspektion" (Kollaborative lernfähige 2D-/3D-Sichtprüfung mittels technischer Erkennungsverfahren) das Thema der Automatisierung von Sichtprüfplätzen und deren Verbesserung durch Fehlererkennung und -klassifizierung untersucht. Es wird ein Sichtprüfplatz zur automatisierten Teileerkennung entwickelt und konstruiert. Ziel ist es, das neue Fabrikat für eine effiziente Detektion von Oberflächendefekten, wie Kratzer, Dellen, Abplatzer, etc., mit einer definierten Mindestgröße auf zunächst ausgewählten Prüfobjekten nutzbar zu machen. Diese Arbeit befasst sich mit der Beleuchtungsauswahl für einen Versuchsplatz und mit einer Strategie zur Optimierung der Beleuchtung der o. g. Defekte. Um einen Überblick über verschiedene Beleuchtungssysteme zu erhalten, werden in den ersten Kapiteln dieser Arbeit die Grundlagen zu relevanten Aspekten der Beleuchtung behandelt. Zudem wird die Verfahrensweise der statistischen Versuchsplanung thematisiert und unterschiedliche Auswertemethoden vorgestellt. Es folgt eine ausführliche Recherche zu Beleuchtungsstrategien und systemen sowie einer Bewertung der am Markt vorhanden Anordnungen. Es wird die Konzeption und Inbetriebnahme eines Beleuchtungssystems für die Sichtprüfung in der Qualitätssicherung erfolgen. Dazu wird zunächst eine Anforderungsliste für einen Versuchsplatz erstellt, anhand derer ein ausgewähltes, modular steuerbares Beleuchtungssystem experimentell umgesetzt wird. Die Defekte sollen durch eine entsprechende Beleuchtungseinstellung sichtbar gemacht, aufgenommen sowie mittels eines Bildverarbeitungssystems untersucht und klassifiziert werden. Die Einstellung einer für den jeweiligen Defekt optimalen Beleuchtung wird mittels der Methode der statistischen Versuchsplanung umgesetzt. Hierzu ist es nötig, zunächst durch Voruntersu-chungen genaue Umgebungsbedingungen zu definieren und Einstellungen am Versuchsplatz, wie z. B. Kameraeinstellungen, festzulegen. Es wird ein geeigneter statistischer Versuchsplan angelegt und anhand ausgewählter Bildkenngrößen zur Bildqualitätsbewertung eine Zielgröße zur Auswertung des Versuchsplanes aufgestellt. Es werden erste Anwendungsuntersuchungen zur Detektion von Oberflächendefekten an ausgewählten Prüfobjekten unter Verwendung der kombinatorischen Beleuchtungsstrategie durchgeführt und protokolliert. Alle Ergebnisse werden interpretiert und dokumentiert. Neben der Beleuchtungsauswahl bildet die Verifizierung der Zielgröße und der statistischen Versuchsplanung als Methode zur Einstellung einer optimalen Beleuchtungssituation in einem ausgewählten Bereich auf einem Prüfobjekt das Ergebnis dieser Arbeit.

In der heutigen Arbeitswelt, der Zeit schneller Veränderungen in Arbeitssystemen, ist es nicht einfach, die Strukturen und Prozesse in Organisationen zügig an Neuerungen anzupassen. Dies ist jedoch notwendig, um die Sicherheit und Gesundheit der Beschäftigten in Organisationen zu erhalten bzw. zu fördern, aber auch um Qualität, Produktivität und Innovation auf hohem Niveau zu halten. Ziel der Norm "Managementsysteme für Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit - Anforderungen mit Anleitung zur Anwendung (ISO 45001:2018)" ist es, das Risiko von Verletzungen und Erkrankungen am Arbeitsplatz durch ein implementiertes Arbeits- und Gesundheitsschutzmanagementsystem zu verringern und bestenfalls zu vermeiden. Nach Veröffentlichung des Schlussentwurfs Ende November 2017 wurde die Norm am 12. März 2018 veröffentlicht und löst damit die BS OHSAS 18001:2007 mit einer dreijährigen Übergangsfrist (11.03.2021) ab. Das Arbeitsschutzmanagement stellt für Unternehmen eine immer wichtiger werdende Aufgabe dar. Diese Arbeit untersucht die DIN ISO 45001 im Hinblick auf ihre Anforderungen und vergleicht diese mit der Vorgängerversion der OHSAS 18001. Des Weiteren werden im Rahmen des Arbeits- und Gesundheitswesens Ziele bestimmt und Prozesse definiert. Die Unterschiede bzw. Änderungen werden mit Hilfe einer GAP- Analyse erörtert und am Beispiel der Sandvik Tooling Supply Werke Renningen und Schmalkalden umgesetzt. Im Rahmen der Umsetzung werden die bereits vorhandenen Verfahrensanweisung, das integrierte Managementhandbuch und der Auditfragenkatalog von Sandvik angepasst. Die von der Norm neu geforderten Dokumente werden erstellt und in die Prozesse von Sandvik eingepflegt.

Für die Beurteilung der Akustik sind neben Prüfstandsuntersuchungen, Fahrversuche für die Beurteilung des Störgeräusches, ausschlaggebend für die Entwicklung der Fahrzeugakustik, da so erst die Auswirkungen für den Kunden festzustellen sind. Jedoch ist der NVH-Prüfstandstand im Vorentwicklungsprozess das einzig fähige Messsystem, um Fahrkomfort-beeinträchtigende Geräusche abzusichern. Die definierte Krafteinleitung in die Stabilisatorschenkel kann zu selbsterregten Reibschwingungen im Elastomerlager führen. Die ungewollte Festkörperreibung führt zur Abstrahlung von Körperschall und Luftschall, welche durch Schwingungsaufnehmer und Mikrofone an bestimmten Positionen gemessen werden. Eine Verstärkung kann durch Kopplung dynamischer Instabilitäten entstehen, welche durch Überlagerung von Moden durch immer steifer und leichter werdende Bauteile sukzessive ansteigt. Eine Bewertung solcher Effekte durch Automobilzulieferer ist notwendig, um das Reklamationsrisiko abzuschätzen und die Akzeptanz des Produktes sicherzustellen. Die Konstruktion des NVH-Prüfstands in vorliegender Arbeit ist ein relevanter Teil der Absicherung von Geräuschanforderungen. Für die Bewertung wird eine Anregungseinheit realisiert, die im Akustikprüfraum realitätsnahe NVH-Störungen nachbilden kann. Unterschiedliche Aktor-, Prüfraum- und Gestellkonzepte werden betrachtet. Das beste Resultat wird mit Betrachtung der Übertragung von Schwingungen des Aktors und Erzeugung der Aktuierung, Mobilität des Prüfstandes und Kosten abgewogen. Die Thesis zeigt, dass der erstellte NVH-Prüfstand Störgeräusche aus der Serie reproduzierbar erzeugt und unter welchen Bedingungen diese auftreten. Mit Hilfe des Prüfstands können zahlreiche Stabilisatorbaugruppen, Achsträger und Aggregateträger auf dem Messtisch aufgespannt werden, die Krafteinleitung kann in verschiedenen Winkel variiert werden. Der veränderliche Hub, die variable Geschwindigkeit und Beschleunigung werden manuell und maschinell untersucht, Werte der größten Schwingungsanregung und Grenzbereiche werden als Kenngrößen für zukünftige Untersuchungen programmiert. Es stehen große Reserven im Hub, der Geschwindigkeit und Beschleunigung zur Verfügung. Definierte Prüfläufe können nachweisen, welchen Grad die Stabilisatorbaugruppe an der Erzeugung der Störgeräusche hat und inwiefern angrenzende Baugruppen das Geräusch durch Kopplung von Bauteileigenfrequenzen verstärken. Zur reproduzierbaren Bewertung von Störgeräuschen werden Prüflinge mit einer Gefriertruhe auf -45 Grad gekühlt. Kondensat kann so in kleinporigen Bereichen des Elastomerlagers entstehen und führt dadurch zu Stickslip-Effekten aus der Serie. Andere Methoden zeigen geringere Stickslip-Effekte. Die Messung der Temperatur erfolgt über ein Kreuzband-Thermoelement, mit welchem Temperaturschritte aufgezeichnet werden zur Durchführung der Messung. Die Einhausung dämmt den Außengeräuschpegel von 45 dB(A) auf 26 dB(A), Prüfläufe erfolgen dadurch ohne relevante äußere Beeinflussung. Schwingungen des Hallenbodens sind durch die hohe Masse des Messtischs nicht messbar und beeinflussen die Messung nicht. Es kann mit Hilfe von Thermographie-Kameras nachgewiesen werden in welchen Bereichen die größte Erwärmung herrscht und einen Hinweis auf den Bereich der größten Bewegung geben und somit auch daraufhin deuten in welchen Bereichen Stick-Slip-Effekte auftreten. Ein Ausblick auf weitere mögliche Untersuchungen beschließt die Arbeit. Auf Ansätze, welche das NVH-Phänomen besser absichern können, wird folgend eingegangen. Neben der Untersuchung am konstruierten Prüfstand, können unter Verwendung numerischer Verfahren FEM oder CACE Untersuchungen durchgeführt werden, welche zeitsparend und preiswerter sein können. So können bereits vor Anlauf frühzeitig Aussagen über das NVH-Verhalten getroffen werden. Des Weiteren kann eine Betrachtung von Transferpfaden in Kombination mit einer Betrachtung von Schwingungen des Elastomerlagers eine bessere Absicherung ermöglichen, da beide zusammen zu den bekannten vibroakustischen Problemen führen. Eine Vernetzung der Temperaturaufzeichnung mit der Prüfstandssteuerung oder über die Messdatenerfassung kann die Durchführung von Prüfläufen durch einen höheren Automatisierungsgrad steigernd für die Produktivität, Qualitätssicherung und Effizienz im Prüfbetrieb sein, sowie Testergebnisse mit besserer Qualität und Wiederholbarkeit generieren. Die analogen Ausgänge des Controllers bieten diese Möglichkeit. Zudem soll die Nachhallzeit in einem Rahmen gehalten werden, welche die Messung nicht beeinflusst. Der Schalldruck im Messraum nimmt aufgrund der OSB-Platten nicht schnell ab, dadurch findet eine Überlagerung der Messergebnisse durch Nachhallen statt. Ausgewählte Schaumstoffe sind an den Wänden anzubringen um die Nachhallzeit von 1s auf ein Minimum zu senken.