Themenvorschlä ge fü r stüdentische Arbeiten äm Lehrstühl Integrierte Aütomätion

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1 Themenvorschlä ge fü r stüdentische Arbeiten äm Lehrstühl Integrierte Aütomätion Die folgenden Themenvorschläge dienen als Grundlage für studentische Arbeiten. Je nach Art der Arbeit können die Themen im Umfang entsprechend angepasst werden. Bei Interesse sprechen Sie bitte die für die jeweiligen Themen genannten Kontaktpersonen an. Sechsbeiniger, mobiler Schreitroboter ANTON (Kontakt: Odometriemessung für mobilen Schreitroboter und experimentelle Analyse der Messunsicherheiten Für den sechsbeinigen, mobilen Schreitroboter ANTON ist ein Konzept zur autarken Positionsbestimmung zu entwickeln und zu implementieren. Dabei sollen lediglich die Sensorinformationen aus der vorhandenen Antriebstechnik von ANTON Verwendung finden. Die Messungen der Odometrie sind je nach verwendeter Hardware stark fehlerbelastet. Für das umgesetzte Konzept und deren Verwendung im Rahmen einer komplexen Selbstlokalisation ist daher eine Fehleranalyse zwingend notwendig. Für die Fehleranalyse ist ein Konzept zur experimentellen Erfassung zu erstellen. Kartierung der statischen, dreidimensionalen Umgebung und Selbstlokalisierung eines mobilen Schreitroboters mittels zweier visuellen Kameras Für den sechsbeinigen, mobilen Schreitroboter ANTON ist ein Konzept zur simultanen Lokalisierung und Kartierung (SLAM) in einer statischen, dreidimensionalen Umgebung zu entwickeln und zu implementieren. Als Input für die Umsetzung des Konzepts auf ANTON stehen zwei visuelle Kameras und die Messungen der Odometrie zur Verfügung. Optimale Pfadplanung in statischer, dreidimensionaler Umgebung eines Schreitroboters und Vermeidung von Kollisionen mit dynamischen Hindernissen Für den sechsbeinigen, mobilen Schreitroboter ANTON ist ein Konzept für die optimale Pfadplanung in statischer, dreidimensionaler Umgebung eines Schreitroboters und Vermeidung von Kollisionen mit dynamischen Hindernissen zu entwickeln und zu implementieren.

2 Flexible Fertigungsanlage (Kontakt: 2: : Modellierung und Analyse einer verteilten Steuerung mit IEC Das Flexible Fertigungssystem ist mit einer dezentralen Steuerung ausgestattet. In dieser Arbeit soll die vorhandene Steuerung erfasst und mit IEC61499 modelliert werden. Ziel dabei ist es, eine Analyse der vorhandenen Steuerung durchzuführen und Verbesserungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Steuerungsentwurf mit Virtueller Inbetriebnahme Es existieren Erfahrungen mit dem Test von Steuerungen anhand einer virtuellen Anlage. Es soll untersucht werden, ob die Methode der Virtuellen Inbetriebnahme bereits beim Entwurf einer verteilten Steuerung mit IEC eingesetzt werden kann. Analyse und Weiterentwicklung des Steuerungsprogramms Das Flexible Fertigungssystem ist mit einer flexiblen Steuerungshardware ausgestattet, so dass zwischen dezentraler Steuerung und verteilter Steuerung gewechselt werden kann. Es wurden Steuerprogramme für beide Steuerungsarchitekturen entwickelt. Da sich die Steuerungsprogramme im Entwicklungsstand und in der Architektur unterscheiden ist es zur Zeit nicht möglich zwischen dezentraler und verteilter Steuerungsarchitektur zu wechseln. Diese existierenden Steuerprogramme sollen analysiert werden. Basierend auf der Analyse sollen die Steuerungsprogramme angepasst werden, so dass mit geringem Aufwand zwischen dezentraler Steuerung und verteilter Steuerung gewechselt werden kann. Industrielle Kommunikation Kommunikation von Mess- und Stellgeräten am Feldbus (Kontakt: In Zusammenarbeit mit BASF AG soll die Integration von komplexeren AT-Geräten in die Leittechnik wesentlich vereinfacht werden. Dazu sind die Kommunikationsmechanismen hinsichtlich Plug-and- Play-Mechanismen zu untersuchen und Vorschläge für eine alternative Integration zu erarbeiten. Aufbau eines Steuerungsdemonstrators mit Modbus/TCP (Kontakt: Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll ein Demonstrator für ein einfaches dezentrales Steuerungssystem mit Hilfe von Modbus/TCP auf einer eingebetteten Linux-Plattform erstellt werden. Der Demonstrator soll aus einer Steuerung, mindestens einer Remote-IO und einer Visualisierung bestehen. Dazu ist zunächst ein Konzept für den Aufbau sowie den Datenaustausch zu erstellen. Es ist zu prüfen, wie die Zuordnung der Paketdaten zu den Feldgeräten und deren Ein- und Ausgängen durch existierende Protokolle realisiert werden kann. Im Rahmen der Arbeit sind verfügbare Softwaremodule (Kommunikationsstack, Steuerungsabarbeitung, Visualisierung) auf ihre Tauglichkeit zu untersuchen. Nach der Konzepterstellung soll eine prototypische Umsetzung auf einer Plattform bestehend aus 3 Raspberry Pi erfolgen.

3 Automatisierter Kickertisch 3: : Optimierung eines 2D-Antriebssystems zur hochdynamischen Ansteuerung von Spielstangen (Kontakt: Es existiert ein Prototyp eines Antriebssystems für die Bewegung einer Kickertisch-Spielstange in 2 Freiheitsgraden. Dieser Prototyp soll weiter optimiert werden, um schnellere Bewegungen und damit bessere Reaktionszeiten der Spielstangen zu erreichen. Die Arbeit setzt Kenntnisse im Bereich CAD und Konstruktion voraus.

4 Entwurf eines Funktionalen Sicherheitskonzepts für einen automatisierten Kickertisch (Kontakt: 4: : Für den automatisierten Kickertisch soll ein Konzept erarbeitet werden, das den Menschen vor Gefährdungen durch das Automatisierungssystem beim Hineingreifen in den Spielraum schützt. Die Aufgabe beinhaltet die Analyse und Auswahl der benötigten Sicherheitskomponenten sowie deren Integration in das bestehende Automatisierungssystem gemäß Sicherheitsstandard IEC Beobachters für den Spielball zur Kompensation von Systemlatenzen (Kontakt: Für den automatisierten Kickertisch wurde ein Bildverarbeitungssystem zur Erfassung der Ballposition entwickelt. Dieses weist bedingt durch Kommunikations- und Verarbeitungszeiten eine Zeitverzögerung auf, wodurch die ermittelte Ballposition nicht mehr der realen Ballposition zu einem Zeitpunkt entspricht. Durch Nutzung der bekannten Ballphysik soll ein Beobachter entworfen werden, welcher diese Zeiten kompensiert. Visualisierung für einen automatisierten Kickertisch (Kontakt: Aufbauend auf bestehenden Arbeiten soll ein umfassendes Konzept zur Visualisierung und Nutzerinteraktion entworfen werden. Dabei sind sowohl die Ein- und Ausgaben während des Spielbetriebes, als auch während Einrichtung oder Diagnose zu berücksichtigen. Torzähler und Spielstandsanzeige (Kontakt: Es ist ein Torzähler zu bauen, welcher durch geeignete Sensorik geschossene Tore zuverlässig erkennt und diesen sowohl an die überlagerten Steuerungen weitergibt, als auch dem Spieler visualisiert. Reha-Beinschiene (Kontakt: Menschmodellierung Das medizintechnische Projekt Reha-Beinschiene befasst sich mit dem Wiedererlernen des Gehens mit Hilfe eines neuartigen Trainingsgerätes nach einer Hirnschädigung. Für die Entwicklung und Umsetzung eines solchen Trainingsgerätes sind detaillierte Simulationsmodelle für die späteren Anwendungsszenarien zwingend erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit soll dazu die Grundlage geschaffen werden, indem ein Konzept für ein geeignetes, mechanisches Modell des menschlichen Körpers erstellt und dieses in einem Simulationswerkzeug umgesetzt wird. Das Modell soll einfach zu parametrieren sein und Schnittstellen für die Anbindung einer simulierten Beinschiene bereithalten. Konstruktion Beinschiene Für das medizintechnische Projekt Reha-Beinschiene ist ein Konstruktionskonzept zu erstellen und prototypisch umzusetzen. Zudem ist auf Basis des Konzepts ein Simulationsmodell zu erstellen. Dabei ist eine Größenadaption zu berücksichtigen, um die Nutzung der Beinschiene für verschiedene Patienten zu ermöglichen. Ebenfalls Teil des Konzepts soll die Auswahl und die Positionierung der steuerungstechnischen und elektrotechnischen Komponenten der Beinschiene sein.

5 Regelungskonzept 5: : Für das Medizingerät Reha-Beinschiene soll für die verschiedenen Anwendungsszenarien ein Regelungskonzept entworfen werden. Dieses ist auf geeigneter Rechenhardware umzusetzen und zu validieren. Für diese Aufgabe stehen bereits zwei Antriebe mit Steuerungsmodul zur Verfügung. Teil des Konzepts soll zudem eine Analyse der zu verwendeten Sensortechnik sein. Software-Entwicklungsprozesse (Kontakt: Requirement-Traceability mit MS Office Tools durch integrierte Referenzierung In modernen Entwicklungsprozessen spielt die Nachverfolgbarkeit zwischen Anforderungen und deren Umsetzung in HW/SW eine große Rolle. Zahlreiche Tools, wie z.b. Polarion/DOORS, erleichtern dem Entwicklungsteam die Arbeit. Insbesondere in kleineren Entwicklungsprojekten dominieren die Verwendung von MS Office Tools und damit die Pflege der Anforderungen von Hand. Dieses Vorgehen kann durch die automatisierte Referenzierung zwischen den verschiedenen Dokumenten unterstützt werden.

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