Modulhandbuch. Master Studiengang Mechatronik (M.Eng.)

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1 Modulhandbuch Master Studiengang Mechatronik (M.Eng.) Fachbereich Maschinenbau der Fachhochschule Gelsenkirchen am Standort Bocholt Bocholt, den

2 Inhalt Seite 1. Struktur des Master Studienganges Mechatronik Aufbau des Studiums Studienverlaufsplan Zugang und Zulassung Vergleich mit den Empfehlungen des Fachbereichstages Mechatronik vom Modulkatalog Simulation Automation Systemtechnik FuE- Felder 2 2. Projektarbeiten Master Thesis

3 1. Struktur des Master Studienganges Mechatronik 1.1 Aufbau des Studiums Der konsekutive Studiengang Mechatronik führt zum Abschluss Master of Engineering (M.Eng.). Er ermöglicht den Zugang zum Höheren Dienst. Auf Studienschwerpunkte wird bewusst verzichtet. Mit der Auswahl der Wahlpflichtmodule sowie den Projektarbeiten und der Masterthesis legen die Studierenden selbst ihren persönlichen Schwerpunkt fest. Insgesamt wurde darauf Wert gelegt, daß der Masterstudiengang das technische Wissen aus dem vorausgehenden Bachelorstudiengang mit wissenschaftlicher Ausrichtung vertieft. Dabei bleibt der Masterstudiengang anwendungsorientiert, was nicht zuletzt durch einen bewußt hohen Anteil an Laborpraktika erreicht wird. Die Konzeption des Curriculums orientiert sich an den aktuellen Empfehlungen der Kultusministerkonferenz vom und des Fachbereichstages Mechatronik vom , erstellt in Zusammenarbeit mit der Deutschen Gesellschaft für Mechatronik e.v. und dem Arbeitskreis Mechatronik an Hochschulen. Die Qualifikationsziele des Studienganges im Hinblick auf die Berufsfelder in Forschung und Entwicklung sowie im höheren Management sind: Vertiefung des interdisziplinär ausgerichteten Wissens der Mechatronik mit vier fachlichen Segmenten: - Simulationsmethoden und virtuelle Produktentwicklung - Automatisierung und Bildverarbeitung - Systemtechnik - Industrielle FuE- Gebiete incl. Bionik Erweiterte Methodenkompetenz, insbesondere das selbstständige wissenschaftliche Arbeiten und die Entwicklungsmethodik Selbstständigkeit in der Umsetzung von Lösungen innerhalb von Projekten Berücksichtigung betriebswirtschaftlicher Ansätze bei der Problemlösung im Umfeld global operierender Unternehmen Daneben werden im Verlauf der Durchführung von Lehrveranstaltungen von den Studierenden immer wieder Teambildung, Teamfähigkeit und Präsentation von Arbeitsergebnissen zur Schulung der Schlüsselqualifikationen gefordert und durch konstruktive Kritik geschult und gefördert

4 1.2 Studienverlaufsplan Masterstudium Mechatronik 1. Jahr 1. Sem. 2. Sem. SS 2. Jahr 3. Sem. 4.S. SS Fachbezeichnung Abk. Prof. S CP MP V Ü P CP V Ü P CP V Ü P CP CP Nr. Simulation: 1 Finite Elemente Analyse FE Klö Strömungsdynamik SD Pei Mechatronik Design MD Ke Sondergeb Simulation/Projekt- Arbeit WPM 1) ) Klö,Pei,Ke,et al. Automation: Robotik & Automation RA Ni Optics & Vision OV Too Industrielle Bildverarbeitung IB Ess Sondergeb Automation/Projekt- Arbeit WPM 2) ) Ni,Too,et al. Systemtechnik: 9 Embedded Systems EC Ju Mod. Methoden d. Regelungstechnik RT Juen Echtzeit- Mechatronik EM Oss Sondergeb Systemtechnik/Projekt- Arbeit WPM 3) ) Ju, Oss,et al. FuE- Felder: 13 Advanced Materials AM Iba Produktentwicklung PE Lü Biorobotik und Lokomotion BL Seidl/Maß Innovative Kompaktantriebssysteme KA Schoo/Oss Projekt- Arbeiten: 17 Projekt- Arbeit WPM alle Projekt- Arbeit WPM alle Master Thesis MT alle S CP MP 18 Tabelle 1-1: Curriculare Struktur des Studiengangs Master Mechatronik ( M.Eng.) - 4 -

5 Die ersten drei Semester sind in Form von Modulblöcken in die Bereiche Simulation Automation Systemtechniken FuE- Felder gegliedert. Die Module wurden auf Wunsch der Studierenden um den Bereich "Biorobotik und Lokomotion" sowie "Innovative Kompaktantriebssysteme" erweitert. Die Belastung in den ersten drei Semestern ist ausbalanciert und überschreitet in keinem Semester 24 S Präsenzzeit. Neben den Präsenzveranstaltungen wird an den bewährten Projektarbeiten festgehalten, jedoch 3 von inhaltlich an den Modulblöcken ausgerichtet. Darüberhinaus verbleiben 2 freie Projektarbeiten, die der Studierende z.b. dafür nutzen kann, Aufgabenstellungen mit überwiegend betriebswirtschaftlichen Aspekten zu bearbeiten Das gesamte vierte Semester im Master- Studiengang ist für eine individuelle wissenschaftliche Arbeit reserviert. In diesem Zusammenhang wurde die Master Thesis gemäß der Vorgabe der Kultusministerkonferenz vom auf 30 Credit Points festgelegt und gleichzeitig die bisherige Präsenzzeit im letzten Semester eliminiert. - -

6 1.3 Zugang und Zulassung Zur Aufnahme des Master Studienganges Mechatronik (M.Eng.) müssen die Kandidaten / Kandidatinnen über einen Abschluss des Bachelor of Engineering im Studiengang Mechatronik der FH Gelsenkirchen oder einen gleichwertigen Abschluss verfügen. Die ursprüngliche Zulassungsregelung ist nicht mehr rechtsgültig (Erlass vom des MIWF zum HG des Landes NRW) und wurde mit Beschluss des Fachbereichsrates vom grundsätzlich neu geregelt (Siehe Anlage 2.8, 1. Änderungssatzung MPO MTK, Amtsblatt 23 vom ). Neu sind: Keine interne Zugangsbeschränkung unter Berücksichtigung von Vorleistungen Keine Bevor- oder Benachteiligung der eigenen bzw. anderer Hochschulen. zulassungsentscheidend ist ausschließlich die "Passgenauigkeit" Die rechtswirksame Überarbeitung der Master- Prüfungsordnung wurde mit Wirkung zum 2011/12 für den aktuellen Jahrgang abgeschlossen. Für die Anerkennung von Prüfungsleistungen, die an anderen Hochschulen erbracht wurden, verfährt der Fachbereich wie bei allen anderen Studiengängen. Ist die Prüfungsleistung sowohl inhaltlich als auch von der Anzahl der Kreditpunkte her passend, wird die Prüfungsleistung für das jeweilige Modul anerkannt

7 1.4 Vergleich mit den Empfehlungen des Fachbereichstages Mechatronik vom Dieser Studiengang Mechatronik führt in 4 Semestern zum Abschluss: Master of Engineering. Der Fachbereichstag Mechatronik hat für Masterstudiengänge der Mechatronik eine Empfehlung erarbeitet, die zum Ziel hat, daß die Studierenden in einem anwendungsorientierten Studiengang befähigt werden, mit wissenschaftlichen Methoden selbständig zu arbeiten und zur technischen Weiterentwicklung mit Flexiblität, Kreativität und Eigeninitiative beizutragen. Mit den folgenden Tabellen soll analysiert werden, wie gut der hier vorgelegte Studiengang die aktuellen Empfehlungen des Fachbereichstages Mechatronik vom erfüllt. ( Hinweis zu 100%: Im Gegensatz zur Empfehlung für den Bachelor- Studiengang Mechatronik ist die Masterthesis in die 100% eingeschlossen. Daraus folgt hier: 100 % entspricht 120 CP ) Fazit Die nachfolgenden Tabellen zeigen, daß das vorgelegte Curriculum der Empfehlung des Fachbereichtstages Mechatronik für den Masterstudiengang Mechatronik entspricht. Vertiefende wissenschaftliche Grundlagen Modulbezeichnung Finite Elemente Analyse Strömungsdynamik Embedded Systems ( Angew. Informatik ) Moderne Verfahren der Regelungstechnik Sondergebiete Simulation / Projektarbeit Mechatronik CP Empfehlung FBTag Mech. Mechatronik % Summe Ausbildungsblock 2 CP 1% 21% - 7 -

8 Berufsspezifische und interdisziplinäre Lehrinhalte Modulbezeichnung Mechatronik Design Robotik & Automation Optics & Vision Industrielle Bildverarbeitung Echtzeitmechatronik Advanced Materials Innovative Kompaktantriebssysteme Sondergebiete Automation/Projektarbeit Sondergebiete Systemtechnik/Projektarbeit Mechatronik CP Empfehlung FBTag Mech. Mechatronik % Summe Ausbildungsblock 4 CP 2% 38% Fachübergreifende Inhalte Modulbezeichnung Produktentwicklung Biorobotik und Lokomotion Mechatronik CP Empfehlung FBTag Mech. Mechatronik % Summe Ausbildungsblock 10 CP % 8% Wissenschaftliche Projekte Fächerbezeichnung Mechatronik CP 2 Projektarbeiten 10 Empfehlung FBTag Mech. Mechatronik % Summe Ausbildungsblock 10 CP % 8% Masterarbeit Fächerbezeichnung Masterthesis Mechatronik CP 30 Empfehlung FBTag Mech. Mechatronik % Summe Ausbildungsblock 30 CP 2 % 2% - 8 -

9 2. Modulkatalog 2.1 Simulation Finite Elemente Methode 1 / FE 10 h 1. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Prinzip der Modellbildung bei der FEM, Grundgleichungen, Ansatzfunktionen FEM-Systeme, Pre- und Post-Processing, Datentransfer, praktische Durchführung Theoretische Grundlagen der FEM Generelle Vorgehensweise Anwendungsgebiete Mechanische Grundlagen: Grundgleichungen, Lösungsansätze ( Variationsprinzip, Methode des gewichteten Restes ) Praktische Anwendung mit Beispielen: Analyse linear-elastischer Strukturen, große Verformung, nichtlineares Werkstoffverhalten, Modalanalyse Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Berechnungen/Simulation mit einem FEM-System Inhaltlich: MAT, KTE, GFE Ausarbeitung einer vorgegebenen FEM-Aufgabe und schriftliche Prüfung (120 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Stefan Klöcker Wintersemester Zienkiewicz: Methoden der finiten Elemente, Hanser Verlag Müller: G.: FEM, Expert Verlag Software Software CAD; FEM - 9 -

10 Strömungsdynamik 2 / SD 10 h 2. Semester 1 Semester SS SS Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Beherrschen der grundlegenden Problemlösungsmethoden der Strömungsmechanik; Verständnis der physikalischen Zusammenhänge; Beherrschen der physikalisch/mathematischen Modellierung einzelner wichtiger Strömungsformen. Präsentationskompetenz durch schriftliche und mündliche Darstellung. Mathematische Grundlagen, Überblick über verschiedene Strömungen, Merkmale und physikalische Grundlagen der Strömungsmechanik, strömungsmechanische Grundgleichungen, Eulergleichung, Kontinuitätsgleichung, Navier-Stokes Gleichung. Physikalisch/mathematische Modellierung. Vorlesung: Lehrvortrag Übung: Praktikum: Vertiefung der in der Theorie gewonnenen Erkenntnisse durch Anwendung Inhaltlich: MAT Schriftliche Prüfung (120 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr. rer. nat. F.-J. Peitzmann Sommersemester John F. Douglas et.al.: Fluid mechanics, Pearson Studium Zierep, Jürgen und Bühler, Karl: Grundzüge der Strömungslehre, Teubner Verlag Iben/Iben: Starthilfe Strömungslehre, Teubner Verlag Kümmel, Wolfgang: Technische Strömungsmechanik Oertel, Herbert/ Böhle, Martin: Strömungsmechanik und ebenso Numerische Strömungsmechanik

11 Mechatronik Design 3 / MD 10 h 1. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Entwurf und Auslegung sowie Bau und Steuerung von mechatronischen Gesamtsystemen aus den Bereichen von Produktionsmaschinenbau und Automatisierungstechnik; Fähigkeit zur Berechnung von Maschinen mit Programmen der Mehrkörpersimulation (MKS) Theoretischer Teil: Aufbau und Funktion eines Gerätes am Beispiel von Produktionsmaschinen und Industrierobotern: - Konstruktive Gesamtentwicklungen; Steuerungstechnischer Aufbau - Mehrkörpersimulation des Systems - Bauteilbeispiele, Einsatzgebiete Praktischer Teil: Entwicklung, Simulation, Realisierung und Vermessung eines neuen mechatronischen Gerätes Vorlesung: Lehrvortrag Übung: Praktikum: Simulation von Mehrkörpersystemen, Entwicklung mechatronischer Geräte Inhaltlich: MTS, RTE, EAS Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Peter Kerstiens Wintersemester Manfred Weck, Christian Brecher: Werkzeugmaschinen (Band 2): Konstruktion und Berechnung, 8. Auflage 2006, Springer-Verlag, ISBN Manfred Weck, Christian Brecher: Werkzeugmaschinen: Automatisierung von Maschinen und Anlagen, 6. Auflage 2006, Springer-Verlag, ISBN Groß, Hamann, Wiegärtner: Elektrische Vorschubantriebe in der Automatisierungstechnik, Publicis Corporate Publishing, Erlangen 2006, ISBN Groß, Hamann, Wiegärtner: Technik elektrischer Vorschubantriebe in der Fertigungs- und Automatisierungstechnik, Publicis Corporate Publishing, 2006, ISBN Georg Rill, Thomas Schaeffer: Grundlagen und Methodik der Mehrkörpersimulation, 1. Auflage 2010, Vieweg+Teubner-Verlag 2010, ISBN

12 Sondergebiete der Simulation 4 / SI 10 h 3. Semester 1 Semester Präsenzzeit (h) Selbststudium (h) Geplante Vorlesung: 2 S Übung: 0 S - 90h Ü: - Praktikum: 2 S Anwendung der FEM auf nichtlineare Systeme Beherrschen der Transienten Analysen Nichtlineare Berechnungen: FE Analysen mit Bauteilen mit anisotropem bzw. orthotropem Werkstoffverhalten Berechnung von Bauteilen aus geschichteten Werkstoffen Crash-Berechnungen Fließen Transienten Analysen: Einschwingvorgänge Stochastische Anregung Vorlesung: Lehrvortrag Übung: - Praktikum: Berechnung /Simulation von Systemen mit den o.g. Bedingungen Formal: keine Inhaltlich: MAT, GWK, FE Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Stephan Klöcker Wintersemester : Wird zu Beginn der Lehrveranstaltung bekannt gegeben Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul passt thematisch zu den Modulen 1,2 oder 3, die zum Gebiet Simulation gehören

13 Sondergebiete der Simulation 4 / SI 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: 1 S 1h 90h Ü: 30 Praktikum: 1 S 1h Die Studierenden kennen und verstehen die Prinzipien der Simulation, Einsatzgebiete der Simulation von Wärmeübertragungsprozessen, Abgrenzung zur Optimierung. Sie erwerben die Fähigkeiten Simulationsmodelle aufzubauen unter besonderer Beachtung der Modellierung des logischen Modells und seiner Modellparameter Fluid- und Wärmetransport Grundlagen der Wärmeübertragung. Grundbegriffe und Kennzahlen der grundlegenden Wärmeübergangsmechanismen Wärmeleitung, Konvektion und Temperaturstrahlung eindimensionale stationäre und instationäre Wärmeleitung, Grundgleichungen der Thermofluidmechanik, Grundlagen der mehrphasigen Wärmeübertragung Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Beispielaufgaben Praktikum: Laborversuche, Hausarbeit Inhaltlich: MAT, TDO Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum bzw. der Projektarbeit und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr. F.-J. Peitzmann Wintersemester Die wird vom Dozenten zu Beginn der Lehrveranstaltung / Projektarbeit vorgestellt. Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrveranstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul passt thematisch zu den Modulen 1,2 oder 3, die zum Gebiet Simulation gehören

14 Sondergebiete der Simulation 4 / SI 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: -- 90h Ü: Praktikum: 2 S Simulation ausgewählter mechatronischer Systeme, am Beispiel von Vorschubantrieben für Produktionsmaschinen und Industrieroboter, Simulation von Regelkreisen und Steuerungen (HiL) Modellierung von Antriebssystemen und Produktionsmaschinen oder Industrierobotern, Mehrkörpersimulation mit entsprechenden Softwareprogrammen (SimulationX, Simpack) Integration von Regelungen und Steuerungen (zum Beispiel: CNC) Ermittlung des dynamisches Maschinenverhalten und kinematischen Vorschubverhaltens Anwendung von entsprechenden Messeinrichtungen einschließlich Auswerteprogrammen Interpretation der Ergebnisse, Vergleich mit dem Stand heutiger Technik Vorlesung: Seminaristische Unterrichtsweise Übung: - Praktikum: Projektarbeit in kleinen Gruppen Inhaltlich: MD ( zeitgleich möglich ) Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Peter Kerstiens Wintersemester Manfred Weck, Christian Brecher: Werkzeugmaschinen (Band 3): Mechatronische Systeme, 6. Auflage 2006, Springer-Verlag 2006, ISBN Groß, Hamann, Wiegärtner: Elektrische Vorschubantriebe in der Automatisierungstechnik, Publicis Corporate Publishing, Erlangen 2006, ISBN Groß, Hamann, Wiegärtner: Technik elektrische Vorschubantriebe in der Fertigungs- und Automatisierungstechnik, Publicis Corporate Publishing, 2006, ISBN Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul paßt thematisch zu den Modulen 1,2 oder 3, die zum Gebiet Simulation gehören

15 2.2 Automation Robotik & Automation / RA 10 h 2. Semester 1 Semester SS SS Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Vertiefende Kenntnisse über Aufbau und Eigenschaften von Robotern und automatisierten Anlagen Industrieroboter: Grundlagen, Roboterarten, Komponenten, Programmierung, Aufbau von Roboterzellen, Sicherheitseinrichtungen Handhabetechnik: Handhabeobjekte, Handhabefunktionen, Handhabeeinrichtungen Aufbau und Betrieb von automatisierten Produktionseinrichtungen Vorlesung: Lehrvortrag Übung: Praktikum: Vertiefung der in der Theorie erlernten Themen; Projekte auch mit Industrie Inhaltlich: GFT, PTS Schriftliche Prüfung (180 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Antonio Nisch Sommersemester Hesse: Handhabetechnik McCloy: Einführung in die Robotik Bartenschlager: Handhabungstechnik mit Robotertechnik Takeda, Hitoshi: Das synchrone Produktionssystem. Just-in-Time für das ganze Unternehmen Weitere Unterlagen zur Lehrveranstaltung - 1 -

16 Optics & Vision 6 / OV 10 h 2. Semester 1 Semester SS SS Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Kennenlernen der Anwendungsgebiete. Verstehen der physikalischen Prinzipien der Bildaufnahmetechnik. Auslegen von BV-Systemen.Programmieren von Standardverfahren zur Bildaufbereitung bzw. Bildauswertung. Schaffung der Grundlagen für das Modul 7: Industrielle Bildverarbeitung Bildaufnahmetechnik: Optik Grundlagen, Zentralperspektive, Optische Eigenschaften von Werkstoffen (Absorptions-, Reflexions- und Transmissionsverhalten, Beleuchtungstechnik, Bildaufnahmesysteme (CCD, Vidikon, Laserscanner usw.), Triangulation, Tomografie usw.. Grundlagen der diskreten Signalverarbeitung: Abtastung, Pixel, Voxel, räumliche und zeitliche Auflösung, Dynamik, Quantisierung, Histogramm, diskrete Faltung, Fast-Fourier-Transformation (FFT). Methoden: Bildvorverarbeitung, Histogrammausgleich, Filter, Rauschunterdrückung, Median, Unsharp Maskening, Matchingverfahren, geometrische Transformationen (Translation, Rotation, Zoom,...), Kantendetektion, Bewegungsdetektion, Transformationen zur Bildkodierung (DCT, Hough), DPCM, Projektion- und Rückprojektion, Visualisierung (Shading, Ray-Tracing, VR) Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Projekt Inhaltlich: MAT, TINF Mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ( Projekt ) und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Horst Toonen Sommersemester Jähne: Digitale Bildverarbeitung, Springer-Verlag, ISBN ; Mayinger: Optical Measurements Techniques and Applications, Springer-Verlag Seul, Sammon, O Gorman: Practical Algorithms for Image Analysis: description, examples and code with CD-rom Online: Skript zur Vorlesung, Übungsaufgaben, Anleitung für Praktika, Treiber für USB Kamera

17 Industrielle Bildverarbeitung 7 / IB 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Kennenlernen von Methoden der industriellen Bildverarbeitung, insbesondere Methoden der Objektund Mustererkennung. Fähigkeit zur Entwicklung und Implementierung anwendungsspezifischer Algorithmen für die Lösung von Aufgaben aus dem industriellen Anwendungsbereich. Spezielle Algorithmen zur Bildvorverarbeitung, Segmentierungsverfahren, Transformationsverfahren zur Objekterkennung (Hough-, Radon-Tr.,..), Morphologische Bildverarbeitung, Bildfolgenverarbeitung, Tracking, Modellbasierte Matching-Verfahren, 3D-Bildverarbeitung, Kalibrierung, Merkmalextraktion, Klassifikation, Neuronale Netze, Wissensbasierte Bildverarbeitung, Projektarbeit unter Verwendung professioneller Bildverarbeitungssoftware (z.b. Halcon). Vorlesung: Lehrvortrag Übung: Praktikum: Projekt mit begleitenden Detailaufgaben Inhaltlich: MAT, TINF, OV ( IB knüpft inhaltlich direkt an OV an. ) Mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ( Projekt ) und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Winfried Esser Wintersemester H. Bässmann, J. Kreys: Bildverarbeitung Ad Oculos, Springer-Verlag, ISBN B. Jähne: Digitale Bildverarbeitung, Springer-Verlag, ISBN C. Demant, B. Streicher-Abel, P. Waszkewitz: Industrielle Bildverarbeitung, Springer-Verlag, ISBN D. Paulus, J. Hornegger: Applied Pattern Recognition, Algorithms and Implementation in C++, Vieweg-Verlag, ISBN R. Callan: Neuronale Netze, Pearson Studium, ISBN X

18 Sondergebiete der Automation 8 / AU 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: 1 S 1h 90h Ü: 30 Praktikum: 1 S 1h Die Studierenden lernen methodisch, an Aufgabenstellungen der Automatisierungstechnik heranzugehen. Sie sind in der Lage, Aufgabenstellungen in Funktionen zu gliedern und Komponenten dafür auszulegen. Projektbezogen werden unterschiedliche Gebiete der Automation betrachtet. Beispiele: - Steuerungstechnik (Programmieren von SPS, Anpassung von Steuerungen an Anlagen, etc.) - Bildverarbeitung (Einsatz der Bildverarbeitung zur Erkennung von Teilen, Formelementen, etc.) - Handhabungstechnik (Konzeption und Bau von Funktionsmustern zur Lösung von unterschiedlichen Aufgaben in der Handhabungstechnik) - Einsatz und Vergleich von pneumatischen/elektromechanischen Komponenten Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Finden von Lösungsansätzen für unterschiedliche Aufgabenstellungen Praktikum: Umsetzung der gefundenen Lösungen zu den Problemstellungen Inhaltlich: RA, OV Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum bzw. der Projektarbeit und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Antonio Nisch Wintersemester Die wird vom Dozenten zu Beginn der Lehrveranstaltung / Projektarbeit vorgestellt. Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul paßt thematisch zu den Modulen, 6 oder 7, die zum Gebiet Automation gehören

19 Sondergebiete der Automation 8 / AU 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: 1 S 1h 90h Ü: 30 Praktikum: 1 S 1h Befähigung zur Einschätzung und Lösung spezieller Problemstellungen der Automatisierung. Verstehen und Anwenden der Methodik zur Entwicklung von Lösungsansätzen. Konzeptionieren, Planen und Durchführung von Machbarkeitsuntersuchungen. Beherrschen von Anwendungssoftware (und Hardware) von Bildverarbeitungssystemen. Befähigung zur methodischen Umsetzung und Realisierung von Lösungsansätzen. Analyse und Spezifikation einer Automatisierungsaufgabe. Inspektionsverfahren zur Qualitätssicherung. 2D und 3D Erfassung von Objekten mit optischen Verfahren. Scanner und Lichtschnittverfahren, Zeilen- und Flächenkameras, Smart-Kamera Systeme. Algorithmen und Verfahren zur Merkmals- und Lagebestimmung von Objekten. Schnittstellen zur Automatisierungssystemen bzw. Embedded Control Systems. Vorlesung: Seminaristischer Unterrricht / Anleitung zur Projektarbeit Übung: Praktische Anwendung von Applikationssoftware Praktikum: Eigenständiges Projekt Inhaltlich: OV, ES Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum bzw. der Projektarbeit und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Horst Toonen Wintersemester Die wird vom Dozenten zu Beginn der Lehrveranstaltung / Projektarbeit vorgestellt. Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul paßt thematisch zu den Modulen, 6 oder 7, die zum Gebiet Automation gehören

20 2.3 Systemtechnik Embedded Systems 9 / ES 10 h 1. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Die Studierenden sind in der Lage, durch Analyse einer einfachen textuellen Problembeschreibung einen Algorithmus zu erstellen und diesen mit Hilfe einer C-Programmierumgebung auf einem eingebetteten Mikrocontroller-System (Embedded System) lauffähig zu machen bzw. zu testen. Definition und Bedeutung des Begriffes "Embedded System", Aufbau und Arbeitsweise eines Mikrocontrollersystems, Boolesche Algebra, Zahlendarstellungen, Binärarithmetik, Zustandsautomaten, Entwicklungsumgebung für die µc-programmierung, Programmaufbau, I/O-Ports, Special Function Register, Debugging-Verfahren, Simulator, Beschaltung, Signalaufbereitung, einfache digitale Filter; Automatisierte Code-Erstellung, HW- und SW-Test, Schnittstellenprogrammierung (RS232, CAN) Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Projektarbeit in Kleingruppen Inhaltlich: TINF Mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ( Projekt ) und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Olaf Just Wintersemester Friedrich Bollow, Matthias Homann: C und C++ für Embedded Systems, mitp-verlag, Bonn, 2002, ISBN Merzenich, Wolfgang: Informatik für Ingenieure: Eine Einführung, Teubner-Verlag, ISBN X Pardue Joe: C-Programming for Microcontrollers, Smiley Micros Verlag Knoxville, ISBN Schmitt, G.: Mikrocomputertechnik mit dem Controller C 167, Oldenbourg-Verlag 2000, ISBN

21 Moderne Methoden der Regelungstechnik 10 / RT 10 h 2. Semester 1 Semester SS Präsenzzeit (h) SS Selbststudium (h) Geplante Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Umsetzung der Klassischen Regelungstechnik auf digitale Systeme Einsatz rechnergestützter moderner regelungstechnischer Verfahren incl. der Prüfung von Stabilität und Güte Stabilität von Abtastsystemen im Zeitbereich Optimierung digitaler Regelungen im Frequenzbereich, Anwendung der z-transformation Zustandsregelungen, Beobachter, Robuste Regelung, nichtlineare Regelungen Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Einsatz der Methoden im Rahmen von Simulationen Inhaltlich: MAT, RTE Schriftliche Prüfung (120 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Gerhard Juen Sommersemester Dorf, R.C., Bishop, R.H.: Moderne Regelungssysteme, Pearson Studium, 2006 Software Matlab

22 Echtzeit-Mechatronik 11 / EM 10 h 3. Semester 1 Semester Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Anwendung der Echtzeit-Simulation mit kompakten Programmen oder Einzel-Programmen mit Simulatorkopplung Erfahrungen mit den Engpässen der Echtzeitsimulation mit/ohne Simulatorkopplung Modellierung und Simulation von Maschinen, Anlagen und Automatisierungssystemen in Echtzeit Entwicklung und Test von Steuerungs- und Regelungskonzepten am simulierten Prozess im Echtzeitbetrieb Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme ( VDI 2206 ) Simulation mechatronischer Systeme mit 20sim ( Mechanik, Antriebe, Sensoren, Regelung ) Einführung in die Methoden HIL, SIL, MIL Einsatz von HiL, SiL, MiL für die Entwicklung von echtzeitfähigen mechatronischen Systemen wie Fahrzeugregelsysteme, Fahrerassistenzsysteme, Fahrsimulatoren, Parallelkinematiken Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Projektarbeit Inhaltlich: RTE, EAS, MTS, RT Mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum ( Projekt ) und bestandene Modulprüfung Pflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Udo Ossendoth Wintersemester VDI-Richtlinie 2206: Entwicklungsmethodik mechatronischer Systeme R. Isermann ( Hrsg. ): Fahrdynamik-Regelung, Vieweg Verlag, Wiesbaden, 2006 IWU Chemnitz ( Hrsg.): Parallel Kinematics Machines in Research and Practice. The th Chemnitz Parallel Kinematics Seminar PKS 2006, Tagungsband, IWU Dorf, R.C., Bishop, R.H.: Moderne Regelungssysteme, Pearson Studium, 2006 Software 20sim, et al

23 Sondergebiete der Systemtechnik 12 / ST 10 h 2. Semester 1 Semester SS SS Vorlesung: 2 S Übung: 90h Ü: Praktikum: 2 S Förderung der Fähigkeiten zum selbständigen, erfolgreichen Erarbeiten einer Aufgabenstellung bzw. eines Projektes aus dem Bereich der elektronischen Systemtechnik bzw. der Eingebetteten Systeme. Jeweils aktuelles Thema bzw. Projekt aus den Bereichen (Leistungs-) Elektronik, Sensorik, Mikrocontrollerprogrammierung bzw. elektronische Messdatenerfassung und Auswertung, Hardware- und Softwareerstellung Vorlesung: Seminaristischer Unterricht mit hohem praktischen Anteil Übung: Praktikum: Projektbetreuung Inhaltlich: TINF, ELS Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Olaf Just Sommersemester Wird jeweils zu Beginn des Seminars bekannt gegeben. Hardware Ggf. benötigte Hardware wird im Embedded Control -Labor zur Verfügung gestellt Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul paßt thematisch zu den Modulen 9, 10 und 11, die zum Gebiet Systemtechnik gehören

24 Sondergebiete der Systemtechnik 12 / ST 10 h 2. Semester 1 Semester SS SS Vorlesung: 2 S Übung: - 90h Ü: Praktikum: 2 S Einblick in die Entwicklung von Fahrwerksregelungen, Fahrerassistenzsystemen, Regelung von Antriebssystemen von Hybridfahrzeugen und Elektrofahrzeugen Fahrzeugmodelle, Echtzeitsimulation von Fahrzeugen Vertikaldynamik, Horizontaldynamik Hybridantriebsstränge, Elektroantriebsstränge Fahrwerksregelungen Fahrerassistenzsysteme Fahrsimulatoren Vorlesung: Seminaristischer Unterricht Übung: Praktikum: Simulation von Fahrzeugen und Regelungen, ggfs. in Form von Projektarbeiten Inhaltlich: RT, EM Projektarbeit und/oder mündliche Prüfung (30 Minuten) Erfolgreiche Teilnahme am Praktikum und bestandene Modulprüfung Wahlpflichtmodul Prof. Dr.-Ing. Udo Ossendoth Sommersemester M. Mitschke, H. Wallentowitz: Dynamik der Kraftfahrzeuge, Springer Verlag, 2004 U. Kramer: Kraftfahrzeugführung, Hanser Verlag, 2008 D. Schramm, M. Hiller, R. Bardini: Modellbildung und Simulation der Dynamik von Kraftfahrzeugen, Springer Verlag, 2010 Hinweis Dieses Wahlpflichtmodul kann als Lehrverstaltung und/oder als Projektarbeit angeboten werden. Das Modul paßt thematisch zu den Modulen 9, 10 und 11, die zum Gebiet Systemtechnik gehören

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