Studienabschlussarbeiten

In der vorliegenden Arbeit wird eine Messanordnung für die reproduzierbare Inbetriebnahme und messtechnische Charakterisierung von neuartigen multispektralen Filter-On-Chip (FOC) CMOS-Sensoren erarbeitet. Hierbei werden ausgewählte Systeme mit Hilfe des EMVA1288 Standards, Release 3.1 von 2016, charakterisiert und durch weiterführende Untersuchungen auf das Auftreten von Übersprechen hin untersucht. Ziel der Charakterisierungen ist es, sensorspezifische Eigenschaften zu ermitteln sowie den Umfang des Einflusses der aufgebrachten schmalbandigen Fabry-Perót-Filter auf den zugrunde gelegten Bildsensor zu bestimmen. Durch die zusätzlichen Untersuchungen sollen die Wechselwirkungen zwischen den immer kleiner werdenden Sensorelementen bewertet werden. In diesem Zusammenhang stehen die Einschätzung der Quantität und die Lokalisierung des Auftretens auf der Sensorfläche im Fokus. Zu diesem Zweck wurden Charakterisierungsmöglichkeiten bewertet und umgesetzt. Aus den Untersuchungen geht hervor, dass die FOC CMOS-Sensoren für die Charakterisierung nach dem EMVA1288 Standard in Teilsysteme untergliedert werden müssen. Die Evaluierung der daraufhin ermittelten Sensoreigenschaften zeigt die Abhängigkeit einiger weniger Parameter bzw. die Unabhängigkeit der verbleibenden Eigenschaften von den aufgebrachten Filtern. Die Untersuchungen in Bezug auf das Übersprechen haben die Identifizierung des spektralen sowie des pixelarchitekturabhängigen Übersprechens als die zwei Hauptkomponenten ergeben. Eine Quantisierung des spektralen Übersprechens konnte hierbei realisiert werden, wohingegen die Charakterisierung des pixelarchitekturabhängigen Übersprechens auf die räumliche Verteilung sowie den Nachweis des generellen Auftretens beschränkt werden musste. Im Ergebnis bilden die reproduzierbare Inbetriebnahme der Messanordnung, die messtechnische Charakterisierung nach dem EMVA1288 Standard sowie die Untersuchung des Übersprechens die Ausgangsbasis für weiterführende Untersuchungen bezüglich der Funktion und Qualität von multispektralen Filter-On-Chip CMOS-Sensoren.

Die vorliegende Masterarbeit beinhaltet die Entwicklung einer 8-Zoll Flächenbeleuchtung mit seitlicher Lichteinkopplung durch LEDs. Als Kompendium liefert sie dabei Inhalte zu grundlegenden Zusammenhängen bei der Erzeugung von Licht innerhalb des Gehäuses zwischen Wärmequellen, -verlauf und -abfuhr sowie deren Einflüsse auf die verschiedenen lichttechnischen Parameter für homogene Leuchtfelder. Zur Vorbetrachtung der erwarteten Bereiche bezüglich der Messgrößen Temperatur, Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte werden umfangreiche Tabellen mit den entsprechenden Variablen zusammengestellt und analysiert. Im weiteren Verlauf werden die daraus gewonnenen Erkenntnisse mit den ermittelten Ergebnissen eines Vorversuchs für die optimale Konstellation von Reflexions-, Leitungs- und Diffusionsplatte in verschiedenen Tests verwendet. Über eine Analyse des allgemeinen thermischen Managements erfolgt die Zusammenstellung diverser Gehäuseprinzipen und deren Konstruktion im CAD-Programm Autodesk Inventor 2017. Eine Bewertung der thermischen Einflüsse auf die mechanischen Kenngrößen, wie der Gesamtverformung und der Vergleichsspannung in der hierfür betrachteten Systemgrenze des Gehäuses wird durch eine FEM-Simulation mit dem Programm Ansys Workbench 2018 erstellt. Anschließend erfolgt die Fertigung der Vorzugsvariante und ein Vergleich der neuen thermischen sowie lichttechnischen Eigenschaften mit denen des Referenzmusters FDL08-Typ-C der Firma Vision & Control GmbH sowie des Musters der TU-Ilmenau.

Die vorliegende Masterarbeit beschreibt den Prozess der Umstellung von einer personellen Sichtprüfung ohne Hilfsmittel auf eine automatisierte optische Oberflächeninspektion bei der Firma freeglass GmbH & Co. KG in Schwaikheim. Ziel ist es, bei der Sichtprüfung hochglänzender Polycarbonat Blenden für den Porsche Macan, den subjektiven Faktor Mensch zu ersetzen um somit Schlupf (d.h. niO Teile werden nicht aussortiert) und damit verbundene Reklamationen und Bautteilveredelungen zu vermeiden. Zur Einarbeitung in das Thema wurde der Stand der Technik evaluiert um einen Überblick über mögliche Systeme zu erhalten. Die auftretenden Defekte wurden analysiert und zum Teil mittels Massenspektroskopie auf deren stoffliche Zusammensetzung überprüft. Mehrere Machbarkeitsstudien bei diversen Lieferanten haben gezeigt, dass bei spiegelnden, dreidimensionalen Bauteilen, die Deflektometrie das einzige in Frage kommende Prinzip ist. Des Weiteren wurde eine Wirtschaftlichkeitsanalyse durchgeführt, um eine Aussage über die Amortisierungszeit tätigen zu können. Die Masterarbeit ist sowohl für Studierende technischer Studiengänge als auch für Qualitätsingenieure in der Industrie interessant.

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung von Anforderungen und Umsetzung von Umweltmanagementsystemen - speziell DIN EN ISO 14001:2015 und EMAS III. Praktisch dargestellt wird dies am Beispiel der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH Ilmenau. Zur Untersuchung der Anforderungen wurden eingangs wesentliche Begriffe des Umweltmanagements definiert. Weiterhin fand eine Analyse der DIN EN ISO 14001:2015 und EMAS III statt. Danach wurden diese Erkenntnisse miteinander verglichen und näher auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten der DIN EN ISO 14001:2015 und EMAS III eingegangen. Auf Grundlage dessen wurden im Allgemeinen Hinweise zur Umsetzung der DIN EN ISO 14001:2015 und EMAS III erarbeitet und diese im Speziellen praktisch am Beispiel der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH Ilmenau angewandt. Schwerpunktmäßig wurden integrierte Managementsysteme betrachtet. Durch die Integration verschiedener Managementsysteme - wie beispielsweise Umwelt- und Qualitätsmanagement - werden Synergieeffekte ausgenutzt und Doppelarbeit vermieden, was zu Zeit- und Kosteneinsparungen führt. Im Rahmen der praktischen Umsetzung wurde das integrierte Managementhandbuch der Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH Ilmenau aktualisiert und ein Energiemanagement eingeführt.

Die produzierenden Unternehmen sehen sich zunehmend mit zahlreichen Trends und stetig neuen Herausforderungen, wie u. a. schwankenden Auslastungen der Produktionskapazitäten, steigenden Qualitäts- und Produktivitätsanforderungen sowie Optimierungen der Arbeitsumwelt für die Mitarbeiter durch ergonomischere Arbeitsplätze konfrontiert. Vor diesem Hintergrund rückt die strategische Produktionsausrichtung der OEMs verstärkt in den Fokus und wird im Volkswagen Konzern unter dem plakativen Namen "Produktion der Zukunft" konsequent vorangetrieben. Die Automobilindustrie hat die automatische Lackoberflächeninspektion als eine neue Schlüsseltechnologie für die Optimierung der Lackierereien identifiziert, welche eine Antwort auf die zunehmenden Herausforderungen bietet. In dieser Arbeit wird der bei Volkswagen entwickelte Algorithmus zur automatischen Oberflächeninspektion hinsichtlich seiner Eignung zur Detektion von Lackeinschlüssen auf lackierten Oberflächen untersucht. Zunächst werden die Grundlagen der Serienlackierung, der industriellen Bildverarbeitung sowie der Stand der Technik zur automatisierten Oberflächeninspektion aufbereitet. Anschließend wird auf dieser Basis eine umfangreiche Studie unter Laborbedingungen durchgeführt, um die Detektionsrate des Algorithmus zu ermitteln. Darauf aufbauend werden Optimierungsansätze aufgezeigt und diskutiert. Außerdem wird die Funktionalität des Algorithmus in der Produktionsumgebung getestet und weitere Maßnahmen zur Optimierung unter Serienbedingungen aufgezeigt. Abschließend wird die Rolle der automatisierten Oberflächeninspektion im Kontext der "Lackiererei der Zukunft" dargestellt und mögliche Szenarien skizziert.