Erarbeitung von Maßnahmen zur Erreichung der "Super Ultra Low Emission Vehicle"-Anforderungen in einem Hochdruckeinspritzventil für Benzinmotoren. - Ilmenau. - 133 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Ziel der vorliegenden Masterthesis ist der Nachweis und die Quantifizierung entscheidender Einflussfaktoren auf die Sitzdichtheit des Hochdruckeinspritzventils (HDEV). Mögliche Einflussparameter der Leckage werden mithilfe von Voruntersuchungen identifiziert. In diesem Rahmen werden 3D-Toleranzsimulationen auf Basis von Zeichnungstoleranzen und Messwerten aus der Serienproduktion eines Hochdruckeinspritzventils der neusten Generation durchgeführt und evaluiert. Anschließend werden die Simulationsergebnisse theoretisch zulässigen Spaltmaßen gegenübergestellt, um eine Aussage über die Auftrittswahrscheinlichkeit eines kritischen Spaltes zwischen den Dichtkomponenten treffen zu können. Durch die errechneten, theoretisch zulässigen Spaltmaße und die durchgeführten Versuche konnten die bis dato identifizierten Störgrößen zum Teil widerlegt werden. Die mittels der Simulationen gewonnenen Erkenntnisse werden durch Versuche am HDEV validiert. Durch die Umsetzung der gegebenen Empfehlungen können die Ventile zukünftigen Kundenanforderungen im Hinblick auf die Sitzdichtheit gerecht werden. Auf dieser Basis ist eine Prozessfähigkeit auch im Hinblick auf zukünftige, strengere Anforderungen realisierbar.
Simulation und Erprobung von Methoden und Algorithmen zur ortsaufgelösten Spektralwertrekonstruktion mit multispektralen Filter-On-Chip-CMOS-Sensoren. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Mosaik-Filter-on-Chip-CMOS-Sensoren ermöglichen die parallele Erfassung von räumlichen und spektralen Informationen. Diese Sensoren zeichnen sich durch Spektralfilter aus, die direkt auf den Sensorpixeln in einer Matrix aufgebracht werden, die sich in x- und y-Richtung über die gesamte Sensorfläche wiederholt. Aktuelle Sensoren für den sichtbaren Wellenlängenbereich nutzen 9 oder 16 verschiedene Spektralfilter in 3 x 3 oder 4 x 4 Matrizen. Die Arbeit zeigt, wie kontinuierliche Spektralverteilungen mit linearen Rekonstruktionsmethoden wie Moore-Penrose pseudo-inverse, Wiener Schätzung, Polynom-Rekonstruktion und PCA rekonstruiert werden können. Diese Methoden werden mit hybriden und monolithischen Mosaiksensoren ausgewertet. Zur Beurteilung der Rekonstruktionsergebnisse werden der Goodness of Fit Coefficient und der CIE-Farbunterschied verwendet. Die für die Mosaiksensoren verwendeten Methoden und die verwendeten spektralen Basisfunktionen werden einander gegenübergestellt und praktische Schlussfolgerungen für ihre Anwendung gezogen.
Untersuchungen zu Sichtprüfverfahren für die Qualitätssicherung im Maschinenbau mit Klassifikationsstrategien. - Ilmenau. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung zu Sichtprüfverfahren für die Qualitätssicherung im Maschinenbau mit Klassifikationsstrategien. Sichtprüfungen nehmen in der industriellen Produktion des Maschinenbaus und der Kunststofftechnik einen breiten Raum ein und verursachen hohe Prüfaufwendungen. Dafür werden zunächst die Grundlagen der Sichtprüfung erläutert. Anschließend findet eine Analyse und Bewertung von marktverfügbaren Lösungen statt, auf dessen Grundlage dann ein Pflichtenheft erstellt wird.
2,5D-Verfahren für Inline-Prozess-Monitoring in der additiven Fertigung am Beispiel des Fused-Filament-Fabrication-Prozess. - Ilmenau. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Zur permanenten Überwachung von 3D-Druckvorgängen an der Technischen Universität Ilmenau wird versucht, mittels digitaler Bildverarbeitung ein virtuelles Volumenmodell zu rekonstruieren, um einen kontrollierten und stabilen Fertigungsprozess zu gewährleisten. Mögliche Abweichungen und Fehler beim Druck könnten automatisch identifiziert werden, um den Druckvorgang rechtzeitig abzubrechen. Entsprechend könnten Zeit und Materialkosten eingespart werden. Die technischen Voraussetzungen bilden ein 3D-FDM Drucker, eine hochempfindliche bzw. hochauflösende Monochrom-Kamera zur Bildaufnahme, eine Ethernet Schnittstelle zur Bildübertragung, sowie variierende Beleuchtungseinrichtungen. Die 3D-Bildrekonstruktion orientiert sich an dem Verfahren der 2,5D-Technologie.
Untersuchung auf unüberwachten Lernverfahren basierender Methoden zur Datenreduktion als Vorverarbeitungsschritt der Datenanalyse. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Das maschinelle Lernen ist ein schnell wachsendes Gebiet mit einer Fülle von Anwendungen im medizinischen, technischen, sowie ökonomischen Bereich. Um aussagekräftige Ergebnisse zu liefern werden Daten benötigt, welche fehlerbehaftet sein können. So kann ein Datensatz unvollständig sein oder Redundanz enthalten, was sich negativ auf die Ergebnisse auswirkt. Auch die Verarbeitung dieser Daten erfordert Zeit und rechentechnische Ressourcen. Aus diesem Grund gibt es Verfahren, welche es ermöglichen, die Anzahl der zu verarbeitenden Merkmale zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit wurden ausgewählte unüberwachte Verfahren zur Datenreduktion in Verbindung mit in der Praxis gängigen Klassifikationsverfahren hinsichtlich einer Veränderung der Erkennungsrate und des Zeitbedarfs untersucht. Im Anschluss wurden die Ergebnisse der Untersuchungen grafisch dargestellt und eine Einschätzung der Wirksamkeit der Verfahren gegeben.
Aufbau und Evaluierung einer Messanordnung zur Bestimmung der Winkelabhängigkeit von multispektralen Filter-on-Chip-Snapshot-CMOS-Sensoren. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
In der vorliegenden Arbeit wird der Entwicklungsprozess für eine Messanordnung beschrieben, welche dazu dient, den Einfluss des Einfallswinkels der Beleuchtung auf CMOS-Bildsensoren zu untersuchen. Hintergrund dieser Untersuchungen ist die besondere Abhängigkeit vom Einfluss des Einfallswinkels der Beleuchtung von multispektralen Filter-on-Chip CMOS Sensoren, deren schmalbandige Spektralfilterelemente nach dem Fabry-Pérot Filterprinzip funktionieren. Der erarbeitete Messablauf ermöglicht die (teil-)automatisierte Beleuchtung von CMOS-Bildsensoren und Referenzmessgeräten mit kollimiertem Licht definierter durchstimmbarer Wellenlängen mit unterschiedlichen reproduzierbar einstellbaren Einfallswinkeln. Außerdem umfasst der Messablauf die direkte Berechnung der Quanteneffizienz in Anlehnung an die Vorgaben des EMVA 1288 Standards, als Bewertungsgrundlage des Einflusses des Einfallwinkels der Beleuchtung. Ebenfalls Teil dieser Arbeit ist die Durchführung von Messungen zur Winkelabhängigkeit eines Filter-on-Chip CMOS-Sensorsystems mit Snapshot-Mosaic Filterdesign und 16 spektralselektiven Filterkanälen im sichtbaren Spektralbereich. Die Ergebnisse der Messungen zeigen einen deutlichen Einfluss des Einfallswinkels auf die Peakwellenlänge der Fabry-Pérot Filterbänder und bilden die Grundlage für mögliche rechnerische Korrekturen des Einflusses des Einfallwinkels der Beleuchtung. Der erwartete Einfluss des Einfallswinkels auf das optische Übersprechen konnte hingegen nicht nachgewiesen werden.
Aufbau und Evaluierung eines Messplatzes für die spektrale Empfindlichkeitsmessung von Kamerasystemen. - Ilmenau. - 97 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018
Leuchtdichte- und Farbmesskameras ermöglichen die ortsaufgelöste photometrische Bewertung leuchtender und beleuchteter Szenen unter der Anforderung höchster messtechnischer Genauigkeit. Im Kalibrierprozess dieser Kamerasysteme kommt der Erfassung der spektralen Empfindlichkeit große Bedeutung zu. Ziel dieser Arbeit ist der Aufbau eines Messplatzes für die spektrale Empfindlichkeitsmessung und die Entwicklung der zugehörigen Steuersoftware für die Koordinierung und Automatisierung von Messabläufen. Der Aufbau wird hinsichtlich der Qualität der Messergebnisse untersucht und bewertet. Der Messaufbau wurde basierend auf der direkten Messmethode mit Substitution des zu prüfenden Kamerasystems mit einem Referenzdetektor realisiert. Als repräsentatives Kamerasystem diente die LMK der TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH. Die Software-Entwicklung erfolgte mit dem Programmiersystem LabVIEW. Die Evaluierung konzentrierte sich auf die Ausfilterung schmalbandiger Strahlung mit dem Monochromator zur Erzeugung monochromatischer Reize für die einzelnen Kamerakanäle. Eine Eignung des Messaufbaus für die spektrale Empfindlichkeitsmessung konnte anhand des Vergleichs mit unabhängigen Referenzdaten gezeigt werden. Der Monochromator wurde mit Spektrallinien aus Niederdrucklampen kalibriert, alternative Verfahren unter der Verwendung von Laserdioden und Absorptionsfiltern zeigten sich als geeignet für schnelle Validierungen der Kalibrierwerte. Allgemein erwies sich der Monochromator als stabil hinsichtlich des Ausgangsspektrums und sein Auflösungsvermögen als fein genug für detaillierte Spektralmessungen im Bereich von 350 nm bis 850 nm. Für die Wellenlängeneinstellung ergab sich eine erweiterte Messunsicherheit von 0,28 nm (Vertrauensniveau 95 %). Die Steuersoftware wurde flexibel und erweiterbar angelegt, so dass die bereits implementierten Messroutinen zukünftig ergänzt werden können.
Methoden zur Kapselung von optischer 3D-Sensortechnik für den Einsatz in harschen Umgebungen. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Optische 3D-Sensortechnik wird zunehmend zur Automatisierung von Prozessen und zur objektiven Prüfung der Produkt- und Prozessqualität im industriellen Umfeld eingesetzt. 3D-Sensoren können einer Maschine ähnlich gute und universelle sensorische Fähigkeiten verleihen, wie sie das menschliche Auge bietet. Der Einsatz moderner Bildverarbeitungssysteme ermöglicht es, den Aufwand für manuelle sowie visuelle Prüf- und Messaufgaben zu reduzieren. Der Einsatz von 3D-Sensoren im Produktionsprozess setzt voraus, dass die eingesetzte Bildverarbeitungstechnik eine geringe Störanfälligkeit besitzt. Optimale Umgebungsbedingungen lassen sich in harschen Industrieumgebungen nicht immer realisieren. Daher muss die Technik durch entsprechendes Equipment vor Umwelteinflüssen geschützt werden, um eine volle Funktionsfähigkeit und Langlebigkeit gewährleisten zu können. Das Angebot der Kapselungsmethoden am Markt ist groß, da viele Firmen standardisiertes Schutzzubehör oder kundenspezifische Lösungen in diversen Preiskategorien anbieten. Die Wahl der jeweiligen Kapselungsmethode muss individuell an die Einsatzbedingungen angepasst werden. Umweltfaktoren beeinträchtigen den Sensor auf unterschiedliche Art und Weise. Die Technik an sich kann durch mechanische Beanspruchung, korrosive Belastung oder extreme Temperaturen zerstört werden und einen Ausfall des Sensors hervorrufen. Umweltbedingungen wie ungünstige Lichtverhältnisse, Partikel in der Luft oder elektromagnetische Felder führen nicht direkt zum Ausfall der Technik, bedingen jedoch die Ausgabe nichtverwertbarer Daten. Ein Großteil der Störfaktoren kann durch Kapselungsmethoden reduziert werden. Ein bisher unbewältigtes Problem sind jedoch festsitzende Ablagerungen auf der Optik. Ein Zusetzen der Kamera oder der Lichtquelle mit grobem Schmutz bedingt den Ausfall des Sensors. Beim Einsatz der Sensoren zur Prozesssteuerung kann dies bis hin zum Stillstand der Produktion führen. Daher werden Konzepte benötigt, die starke Ablagerungen ständig von der Kamera entfernen. Das größte Potential zur Eliminierung der Ablagerungen liegt in Antihaft-Beschichtungen. Mit optimierten optischen und mechanischen Eigenschaften, könnten diese eingesetzt werden, um hartnäckige Ablagerungen grundsätzlich zu verhindern.
Nutzungsmöglichkeiten von Flachbettscannern als 2D-Messmaschine flacher Bauteile. - Ilmenau. - 70 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Flachbettscanner werden zur Digitalisierung von Texten und Bildern eingesetzt und sind in den meisten Büros und Haushalten zu finden. Dabei erreichen diese Geräte inzwischen Auflösungen bis zu 9600 dpi, was vergleichbar mit der Auflösung vieler Messgeräte der zweidimensionalen Messtechnik ist. Daher könnte ein Flachbettscanner, kombiniert mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware, als Messmaschine für flache Bauteile eingesetzt werden. Die Genauigkeit der Bildgewinnung mithilfe eines Flachbettscanners ist bisher jedoch noch unzureichend untersucht. Diese Arbeit beschäftigt sich daher mit der Untersuchung der Genauigkeit eines Flachbettscanners und der damit durchgeführten Messung. Es wird die Funktionsweise eines Flachbettscanners erläutert und daraus Einflussfaktoren auf die Messgenauigkeit abgeleitet. Anschließend wird in einer Reihe von Versuchen die durch den Scanner verursachte Messabweichung ermittelt. Abschließend wird die Reproduzierbarkeit der Messabweichung untersucht und eine Korrekturkurve entwickelt, mit deren Hilfe die Messabweichung kompensiert werden kann.
Fehlerdetektion und Ursachenermittlung im additiven Fertigungsprozess Fused Filament Fabrication (FFF). - Ilmenau. - 131 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018
Das Fused Filament Fabrication Verfahren ermöglicht die Produktion von komplexen Geometrien, die oftmals kostengünstiger, sauberer und schneller hergestellt werden können als mit anderen Fertigungsverfahren. Allerdings besteht das Risiko, dass die Maße der gefertigten Produkte von den Spezifikationen abweichen. Dies kann unter anderem durch die Vielzahl der durch Software einstellbaren Parameter verursacht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Erstellung eines Fehlerkatalogs für die Werkstoffe ABS und PLA, welcher Vorschläge für die Provokation und die Vermeidung der Fertigungen von Überhängen, Kreisen, Warp-Effekten, Haftungsproblemen und dem "Elefantenfuß" gibt. Diese sind abhängig von den Parametern Extrudertemperatur, erste Schichthöhe, allgemeine Schichthöhe und der Druckbetttemperatur. Für die Erstellung wurden aus beiden Filamenten Testobjekte gefertigt und anschließend alle Merkmale gemessen und ausgewertet. Aus den Ergebnissen der Arbeit gehen für ABS und PLA für jedes Merkmal die Parameterkombination für das Hervorrufen der Abweichung sowie deren Vermeiden hervor. Während der Versuche stellte sich heraus, dass die Fertigung und Auswertung der Testobjekte mit ABS schwieriger war als die mit PLA. Dabei fiel auf, dass die Merkmale von verschiedenen Parametern abhängen, wodurch keine optimale Lösung für alle Merkmale ermittelt werden konnte. Auf Grundlage dieser Arbeit und der darin angewandten Methodik können die Merkmale auf den Einfluss von anderen Parametern untersucht werden, um die Qualität des gefertigten Produktes zu verbessern.