Erstellung eines Praktikumsversuchs zur technischen Erkennung. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In vielen Bereichen der Wissenschaft und Technik finden sich Anwendungsmöglichkeiten der Bildverarbeitung wieder. Insbesondere durch die Erkenntnisse und den technischen Fortschritt in den Gebieten der Elektronik, Physik und der elektronischen Datenverarbeitung konnten mehr und mehr visuell arbeitende Verfahren in der Qualitätssicherung und Automatisierung entwickelt werden. Dabei kommt dem Gebiet der technischen Erkennung, in Verbindung mit dem maschinellen Lernen, eine große Bedeutung zu. Im Rahmen dieser Arbeit wird als Beitrag zur studentischen Ausbildung ein Praktikumsversuch mit dem Titel "Technische Erkennung" konzipiert, der an einem bereits bestehenden Versuchsstand von Studierenden der TU Ilmenau durchgeführt werden soll. Mit engem Bezug zu den Inhalten der Vorlesung "Digitale Bildverarbeitung 2" wird der Ablauf einer - in der Praxis typischen - Erkennungsaufgabe entwickelt. Als Grundlage dient das Modell der mehrstufigen Bildverarbeitungskette. Deren modularer Aufbau ist Vorbild für den Aufbau und die verwendete Methodik des Praktikumsversuchs. Die Klassifikationsaufgabe wird unter zu Zuhilfenahme eines überwacht lernenden Klassifikationsalgorithmus gelöst. Neben der in dieser Arbeit betrachteten Methodik, wird eine Praktikumsanleitung entwickelt. Diese enthält neben theoretischen Erläuterungen zur Thematik Aufgabenstellungen für die Durchführung der Erkennungsaufgabe. Zur Unterstützung der Studierenden werden Programmskripte beigelegt, die während der Versuchsdurchführung zur vollen Funktionsfähigkeit ergänzt werden müssen. Der Praktikumsbetreuer erhält eine Reihe von Kontrollfragen nebst Musterlösung, die zur Wissensüberprüfung, an die Studierenden gestellt werden können.
Konzeption und Optimierung einer Projektionseinheit für den Einsatz in der 3D-Lotpastenkontrolle. - 104 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Der Bedarf an optischen Prüfsystemen zur Inspektion von bedruckten Leiterplatten hat in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Für die Gewährleistung qualitativ hochwertiger Messungen werden hohe Ansprüche an das Design und die Umsetzung der Musterprojektionsoptiken gestellt. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Konzepte zur Realisierung einer kompakten Projektionseinheit für den Einsatz in der 3D-Lotpastenkontrolle entwickelt und evaluiert. Grundlage für die Optimierung und Neukonzeption bildet eine bereits vorhandene Musterprojektionsoptik. Zu Beginn dieser Arbeit werden zunächst ausgewählte 3D-Musterprojektionsverfahren beschrieben und durch entsprechende Systembeispiele ergänzt. Im Anschluss erfolgt eine Auflistung der geforderten Designrichtlinien. Basierend auf ausgewählten Prüfkriterien wird eine ausführliche Analyse und anschließende Bewertung der vorhandenen Musterprojektionsoptik durchgeführt. Unter Berücksichtigung der Analyseergebnisse erfolgt die Optimierung des vorliegenden Optikdesigns sowie die Entwicklung und Evaluation von Alternativansätzen, welche die Realisierung eines kompakteren Systemaufbaus ermöglichen. Die Erstellung der unterschiedlichen Optikentwürfe sowie die Durchführung von verschiedenen Simulationen erfolgt unter Verwendung der Ray-Tracing-Software Zemax®.
Leitfaden zur Vorbereitung von Prototypen für die CE-Konformitätsprüfung am Beispiel des OptoTracers. - 64 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Entwicklung eines Leitfadens zur ordnungsgemäßen Markteinführung eines technischen Gerätes. Der Leitfaden wurde beispielhaft auf den OptoTracer angewendet. Der OptoTracer ist ein optisches Messgerät zur Konturenerkennung und -auswertung von Brillenfassungen und Formscheiben. Die Einhaltung aller EU-Richtlinien und harmonisierten Normen, sowie das Erstellen einer Betriebsanleitung als Teil des Produkts sind Voraussetzungen für den freien Marktzutritt. Die Richtlinie betreffend elektrische Betriebsmittel 2006|95|EG und die Richtlinie über die elektromagnetische Verträglichkeit 2004|108|EG bestimmen die CE-Kennzeichnung des OptoTracers. Zur Erlangung der CE-Kennzeichnung müssen Technischen Dokumentation und EG-Konformitätserklärung erstellt werden. Innerhalb dieser Arbeit wurden Teile der Technischen Dokumentation und die Konformitätserklärung, sowie die Betriebsanleitung beispielhaft für den OptoTracer angefertigt. Die Prüfung der Notwendigkeit weiterer Kennzeichen ließ auf eine für die Markteinführung zwingend erforderliche Anbringung des Symbols für Elektroschrott schließen.
Dynamische Farbbilderfassung mit hochauflösender Zeilenkamera. - 140 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Der 'Grainspector', als Funktionsprototyp der automatisierten Besatzanalyse von Getreide, bedarf bis zur Serienreife noch einiger Optimierungsstufen. Ein wesentlicher Bestandteil eines solchen Systems ist das Kamerasystem. In der vorliegenden Arbeit wird der Grundstein einer Umrüstung des 'Grainspector'-Systems von einer 2K (Auflösung 2048x1 Pixel) auf eine 4K (Auflösung 4096x1 Pixel) Zeilenkamera gelegt. Das bestehende 'Grainspector'-System soll dabei parallel zu einem neuen Versuchsaufbau mit der 4K Kamera betrieben werden. Als Basis für die neue Kamera wird der bestehende Aufbau weiterentwickelt und optimiert. Dazu ist eine mehrstufige Vorgehensweise nötig. Zunächst wird durch den Einlernvorgang mehrerer Getreideklassen ein Verständnis für die Funktion und Bedienung des 'Grainspector' erlangt und im gleichen Maße die Funktionserfüllung des Prüfstandes in Form von erzielbaren Erkennungsraten validiert. Im zweiten Schritt wird ein Testaufbau zum 4K Kamerasystem erzeugt, um dessen Funktionsfähigkeit sicherzustellen und erste Leistungsdaten zu sammeln. Der letzte Aufgabenteil befasst sich mit der konstruktiven Weiterentwicklung des 3D-CAD-Modells des bestehenden 'Grainspector'-Systems mit Hinblick auf die Kompatibilität zum 4K Kamerasystem. Gleichzeitig werden auch noch Optimierungen der Bereiche Handhabung/Bedienung, Montage und Wartung, Gewicht und Preis des Prüfstandes durchgeführt.
Messmittelauswahl für einen universellen Prüfstand für rotative Direktantriebe. - 95 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
In der vorliegenden Bachelorarbeit wird eine Vorgehensweise zur Auswahl von Messmitteln für die Leistungsmessung und Wirkungsgradbestimmung rotativer Direktantriebe beschrieben. Dazu werden anhand der messtechnischen Anforderungen geeignete Messmittel ausgewählt. Deren zu erwartende Messunsicherheiten werden auf Basis der Herstellerangaben zu den Messabweichungen der Messmittel abgeschätzt. Damit lassen sich die Messmittel mit der geringsten Messunsicherheit auswählen und die kombinierte Messunsicherheit der gesamten Messkette bestimmen. Das erstellte tabellarische Rechenwerk zur Ermittlung der Gesamtunsicherheit kann auch für Untersuchungen zur Kostenminimierung bei der Auswahl von Messmitteln eingesetzt werden. Des Weiteren wird auf die Auswahl von Temperatursensoren zur Prozessüberwachung von thermisch hoch belasteten Antriebskomponenten während der Leistungsmessung eingegangen.
Untersuchungen zu Methoden der technischen und wirtschaftlichen Optimierung feinmechanischer, optischer Messgeräte. - 126 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Unter der deutschen Bevölkerung befinden sich rund 40 Millionen erwachsene Brillenträger. Das Spektrum erstreckt sich dabei von klassischen Brillen im Vintage-Design über moderne Fassungen mit Ecken und Kanten bis hin zu stark geschwungenen Sportbrillen. Der Großteil dieser Brillenfassungen sind Vollrandbrillen, in die der Optiker zwei Brillengläser durch Formschluss in eine Fassungsnut einbringt. Um eine passgenaue Fertigung der Brillengläser zu ermöglichen, ist es notwendig die Fassungsnut dreidimensional zu vermessen. Die Vermessung der Fassungsnut von Brillen erfolgt heutzutage mit sogenannten Brillentracern. Diese Messgeräte befinden sich seit über 15 Jahren in den Optikergeschäften und bei externen Dienstleistern im Einsatz. Zur Ermittlung der dreidimensionalen Kontur der Fassungsnut werden ausschließlich taktile Messverfahren verwendet, die fortwährend an ihre technologischen Grenzen stoßen. Vor diesem Hintergrund wurde an der Technischen Universität Ilmenau ein neuartiges optisches Messverfahren für Brillentracer entwickelt und in einen Prototypen überführt. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der technologischen und wirtschaftlichen Bewertung eines neuentwickelten optischen Brillentracers. In diesem Zusammenhang wurden eingangs eine Markt- sowie eine Patentrecherche zu Brillentracern durchgeführt und die begrenzten Nutzungsmöglichkeiten von taktilen Brillentracern erörtert. Weiterhin erfolgte eine Analyse des konstruktiven Aufbaus des vorhandenen Prototypen aus konstruktiver, produktionstechnischer und kostenseitiger Sicht sowie die Erarbeitung von Verbesserungsvorschlägen, mit der Zielstellung eine optimierte und kostenreduzierte Gerätevariante in die Serienreife zu überführen. Abschließend wurden für den Markeintritt und die Serienproduktion mögliche Herstellungsszenarien erarbeitet und die resultierenden Herstellungskosten pro Gerät kalkuliert. In diesem Zusammenhang werden jedoch nur die Kosten der einzelnen Bauteile und Baugruppen betrachtet. Eine Untersuchung der Montage- und Lagerkosten erfolgte nicht.
Marktanalyse zu Messgeräten für Innenabmessungen im Bereich ab 1 mm und daraus abgeleitete Prinzipstudie für ein Handmessgerät. - 117 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Im ersten Schritt dieser Arbeit wurde in einer ausführlichen Marktrecherche der Stand der Technik im Bereich Handmessmittel für kleine Innendurchmesser untersucht. Die Arten mechanischer Handmessmittel wurden kategorisiert. Des Weiteren wurden wichtige Erkenntnisse aus Betrachtungen relevanter Kriterien gewonnen. In einem zweiten Schritt wurde eine weiterführende Betrachtung zu Innenmessprodukten durchgeführt, die nicht als Handmessmittel klassifizierbar sind. Zusätzlich wurde eine umfangreiche Patentrecherche auf dem Gebiet der Innenmesstechnik für kleine Bohrungsdurchmesser durchgeführt. Dabei wurden Innenmessprinzipien in Hinblick auf mögliche Integration in ein Handmessmittel beurteilt.
Erfassung der Auslösecharakteristik von kapazitvien Sensoren in automotive Bedienteilen mittels 6-Achs-Robotersystem und LabVIEW. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Umsetzung eines Prüfstandes, mit dessen Hilfe es möglich ist, kapazitive Sensoren in automotive Bedienteilen weg- und zeitkritisch auswerten zu können. Der Prüfstand besitzt die Möglichkeit der Berührungserkennung der Oberfläche was das Einlernen von Punkten deutlich vereinfacht. Dies wird mittels Kraftsensor gemacht was darüber hinaus auch die Möglichkeit bietet druckempfindliche Oberflächen zu überprüfen oder diese zu kalibrieren. Die Oberfläche zur freien Bewegung des Roboters ist in LabVIEW gestaltet, welches mit der Steuerung des Roboters und einem weiteren Programm per TCP Verbindung kommunziert um die Daten der Sensoren zu erhalten.
Entwicklung einer Vorrichtung zur prozesssicheren und taktbezogenen Entnahme und Vereinzelung von PA-Strängen. - 60 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Um den Prozess der Fertigung und Verarbeitung von Polyamid-Leitungen (PA-Leitungen) in dem Werk der MAN Truck & Bus AG in München zu optimieren, wird eine Vorrichtung zum sicheren und beschädigungsfreien Auffangen benötigt. Die Notwendigkeit dafür resultiert aus der Anschaffung einer neuen PA-Schneidanlage. Mit dieser können die Leitungen schneller und in besserer Qualität gefertigt werden. Die Erhöhung der Geschwindigkeit und die qualitativ hohen Ansprüche an die Leitungen, machen es den Mitarbeitern unmöglich diese per Hand zu sortieren und aufzufangen. Durch eine Analyse des bestehenden Systems und den daraus resultierenden Anforderungen, wurden verschiedene Lösungsmöglichkeiten definiert. Das Resultat der Bewertung der einzelnen Lösungen war ein Prinzip, bestehend aus 3 angetriebenen Trommeln, welche nebeneinander an dem Ausgang der PA-Schneidanlage positioniert werden müssen. Diese Lösungsvariante wurde mittels Catia am Rechner konstruiert und anschließend in Form eines Prototyps, bestehend aus einer Trommel, gefertigt. Unter Nutzung des Prototyps konnten mehrere Testversuche durchgeführt werden, welche Aufschluss über bestehende Mängel gaben. Diese wurden basierend auf den gewonnen Erkenntnissen beseitigt. Somit entstand ein funktionsfähiger Prototyp der die gestellten Anforderungen aus der Aufgabenstellung erfüllt.
Überarbeitung des Praktikumversuchs "3D-Messung mit Laserlichtschnittverfahren". - 75 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013
Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde der Praktikumsversuch "3D-Messung mit dem Lichtschnittverfahren" überarbeitet. Hierzu wird der aktuelle Stand der Technik vorgestellt. Der vorhandene Versuchsaufbau wird analysiert und Verbesserungsmöglichkeiten erarbeitet. Für den Austausch der verwendeten Bildaufnahmekamera durch ein leistungsfähigeres Modell werden konstruktive Veränderungen durchgeführt. Weiterhin wird die Neuprogrammierung der Steuerungs- und Auswertesoftware über die Programmierschnittstelle Windows Forms vorgeschlagen und eine veränderte Benutzeroberfläche entworfen. Die bestehenden Bildverarbeitungsroutinen werden analysiert und in UML modelliert. Mit der Implementierung in C# wird begonnen.