Dresdner Transferbrief

Thema der Ausgabe 2(2004): Automatisierungstechnik Fertigung – wirtschaftlich, zukunftsfähig und flexibel S. 7, 12, 13, 14 Hören, sehen, fühlen: Sensoren können alles S. 8, 9, 10, 11 Lernen mit der Technik – Lernen von der Technik S. 3 Live: Messen, prüfen, reagieren S. 4, 5, 6 Patente gehören auch dazu S. 16:Industrielle Automatisierung – Erfolgreiche Problemlösungen aus Sachsen S. 2 ... E-Learning in der Produktions- und Automatisierungstechnik S. 3 Softwareagenten zur Fehlersuche in Echtzeitsteuerungen S. 4 Verteilte Automatisierungssysteme mit DIO S. 5 Automatisierter Prüfstand für tribologische Untersuchungen S. 6 Wirtschaftliche Automatisierung zur Fertigung kleiner Stückzahlen S. 7 Bildverarbeitung mit Lichtgeschwindigkeit – Automatisierungstechnik auf der Überholspur S. 8 Existenzgründer entwickeln Mess-System für südafrikanische Goldmine S. 9 Modulare Prozessanalysatoren für die UV/VIS-NIR und Raman-Spektroskopie S. 10 VISOEL – Innovative Bildverarbeitung aus Dresden S. 11 Faszination Automatisierungstechnik S. 12 Technologische Ausrüstungen für die Mehranlagen-Keramik-Technologie S. 13 Die hochdynamischen Bestückungssysteme für Kontakte S. 1

Flexible und plattformunabhängige Entwicklung mikrocontrollerbasierter mechatronischer Systeme für Nutzer ohne Vorwissen

Der steigende Bedarf an mikrocontrollerbasierten mechatronischen Systemen ist heute nicht mehr zu übersehen. Zur Deckung des Bedarfs werden gewöhnlich modellbasierte Methoden eingesetzt, welche die Arbeit der Experten beschleunigen. Diese Methoden sind aber selbst für technikbegeisterte Laien oft nicht einsetzbar, da sie ein fundiertes Vorwissen voraussetzen. An dieser Stelle setzt die vorliegende Arbeit an. Sie stellt verschiedene Konzepte vor, mit welchen es möglich ist, die elektronische Hardware und die Software für mikrocontrollerbasierte mechatronische Systeme zu entwickeln, ohne dass hierfür Vorwissen auf den Gebieten der Elektronikentwicklung oder der Informatik benötigt wird. Eine solche Vereinfachung geschah bisher gewöhnlich nur durch die Kapselung hardwarenaher Funktionen in abstrakten Modulen. In der vorliegenden Arbeit wird jedoch ein anderer Weg gewählt. Die Nutzer sollen während der Nutzung ein Grundverständnis für die Funktionsweise mechatronischer Systeme erlangen.In this thesis new concepts for designing development systems for mechatronic systems are introduced. The concepts allow flexible and simple usage, even if the users don’t have prior expert knowledge. For this purpose, approaches are presented, which allow a transparent illustration of the mode of operation of sensors, actuators and used platforms, allowing users to understand related technical topics.In the first part of the thesis, basic knowledge and the state of the art are presented. After this, the concepts of the microsystems development systems “EasyKit” and “EasyKit macht Schule” are described. In these systems microcontrollers are used as platform, because they already contain a high functional integration. Because of this, novice users prefer to use them as platform of choice. The electronic circuits, including the microcontroller, are provided in shape modular hardware blocks. They are programmed graphically with modular software blocks. The approach of programming introduced, uses a combination of the advantages of sequential function charts and synchronous data flow charts which increases the flexibility. Tests showed that even users without prior technical knowledge were able to program the microcontroller with these languages.The EasyKit concept was advanced, to offer increased flexibility and simplicity during programming. Besides, there was the goal to give users without expert knowledge the capability of developing electronics on the circuitry level, which is far more flexible than developing on the modular level. For this purpose, requirements are analyzed and new approaches are presented in the thesis. The most important approach, to make the soft-ware development more flexible, is the introduction of a new additional programming level, which supports graphical and textual programming methods at the same time. For assisting the user during the hardware development on the circuitry level, approaches are presented, which allow modeling most sensors and actuators, by abstracting them to their types of interfaces. Through this, the user can be supported when developing driver circuits to be used between the sensors, actuators and the microcontroller. Besides, this approach allows a comprehensible visualization of the signal behavior and the signal transformation at the interface of the microcontroller. Further approaches to increase the usability during the development phase are also presented in the thesis.The most promising approaches were implemented to a development environment and tested with members of the target audience

Beitrag zur Verhaltensanalyse und Synchronisation von steuerungstechnischen Prozessen durch verteilte echtzeitfähige Kommunikationssysteme

Aufbauend auf dem voranschreitenden Übergang zentralistischer Steuerungskonzepte über die Dezentralisierung hin zum verteilten System soll ein echtzeitfähiges Steuerungskonzept für die Antriebssynchronisation zur Patientenbewegung als lokal abgeschlossenes System erarbeitet werden. Dabei sollen Grundlagen echtzeitfähiger Steuerungstechnik, verteilter Systeme, der Prozesssynchronisation sowie entsprechende Kommunikationssysteme vorgestellt, bestehende Lösungen diskutiert und aus den Erkenntnissen entsprechende Konzeptvorschläge für die Lösung der Aufgabenstellung gemacht werden. Im zweiten Teil dieser Arbeit soll aus den gewonnen Erkenntnissen und dem voranschreitenden Erfordernis der weltweiten Vernetzung technischer Systeme ein Konzept für die Integration und den echtzeitfähigen Zugriff auf dezentrale Peripheriekomponenten in das Internet erarbeitet werden. Für beide Teilaufgaben sollen Lösungsschritte aufgezeigt und evaluiert werden. Eine kritische Betrachtung der vorgestellten Konzepte erfolgt auf Basis bereits erfolgter industrieller Anwendung sowie in der Vorstellung einer zum Patent angemeldeten Lösung für den webbasierten Zugriff auf dezentral angeordnete Steuerungskomponenten

Analyse des Leichtbaupotentials von parametrischen fraktalen Waben unter statischer Belastung mittels numerischer Methoden

Für die geplante Verwertung des Patentes EP2114755B1 für eine „Leichtbaukonstruktion mit einer fraktal gegliederten Stützstruktur“ wurden numerische Berechnungen der Verformung und der vonMises Vergleichsspannung versteifter Platten unter einer statischen Flächenlast durchgeführt. Als versteifende Struktur diente eine in mehreren Ebenen fraktal gegliederte Wabenstruktur, die in ihrer Form der Schalengeometrie von Diatomeen nachempfunden ist. Auf Basis einer parametrisch veränderbaren Wabenstruktur wurden Parameterstudien an einer ver-steiften Platte und einer Sandwichplatte mit fraktalem Wabenkern durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass durch fraktale Waben die maximale Verformung und die maximale Vergleichsspannung im Vergleich zu Platten mit normalen Waben gleicher Masse gesenkt werden kann. Besonders bei kleinen Plattendicken bewirkten die fraktalen Ebenen große Reduktionen der Verformung und Vergleichsspannung. Außerdem reduzierte sich mit zunehmender Anzahl fraktaler Ebenen der Einfluss der konstruktiven Parameter der Waben auf die Verformung und Vergleichsspannung. Für die Gewichtsoptimierung einer fraktal versteiften Platte und einer Sandwichplatte mit fraktalem Wabenkern wurde ein Software-Setup aufgebaut. Mittels einer Evolu-tionsstrategie und einer Adaptive Response Surface Method wurden Optimierungen durchgeführt, um die Eignung parametrischer fraktaler Waben als Leichtbaumethode zu demonstrieren. Bei beiden Modellen erzielte die Evolutionsstrategie das bessere Ergebnis

Entwicklung eines integrierten Ansatzes zur Optimierung von dünnwandigen Blechbauteilen im Karosserierohbau mithilfe von Toleranzsimulationen

Die Elektromobilität ist die wohl größte Herausforderung für die sich ständig weiterentwickelnde Automobilindustrie. Zur Bewältigung diese Wandels ist es zwingend notwendig, neben dem bestehenden Verbrenner-Produktportfolio ein zusätzliches Elektro-Produktportfolio zu installieren, um so den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden. Dies führt allerdings zu einer Erhöhung der Derivatanzahlen im jeweiligen Unternehmen. Damit einher geht ein zusätzlicher Entwicklungsaufwand. Im Kontext des Karosserierohbaus bedeutet das, dass neben zusätzlichen neuen Anforderungen an den Rohbau (E-Drive, Batterieanbindung etc.), in gleichbleibender Entwicklungszeit mehr Fahrzeuge in die Serienreife überführt werden müssen. Vor dem Hintergrund einer drastischeren Verkürzung der Entwicklungszeit müssen die bestehenden Produktentwicklungsmethoden kritisch hinterfragt und optimiert werden. Eine Vernetzung der einzelnen Produktentwicklungsdisziplinen kann hier helfen. Dem Toleranzmanagement als bereichsübergreifende Disziplin kommt hier eine Schlüsselrolle zu. Diese Arbeit beschreibt die Methodik eines integrierten Ansatzes zur Optimierung von dünnwandigen Blechbauteilen im Karosserierohbau mithilfe von Toleranzsimulationen. Basierend auf der Analyse der Produkt- und Produktionsentwicklung im Kontext des Toleranzmanagements und der Optimierung wird Handlungsbedarf abgeleitet. Es werden informationstechnische, methodische, prozessuale und systemtechnische Defizite im heutigen Produktentstehungsprozess in Bezug auf das Toleranzmanagement ausgewiesen. Das im Syntheseteil der Arbeit vorgestellte Konzept, behebt schrittweise die ausgewiesenen Defizite. Im Vordergrund der Betrachtungen steht dabei vor allem die Beschreibung der informationstechnischen und methodischen Optimierungsmöglichkeiten. Abschließend wird das vorgestellte Konzept im Rahmen einer Software umgesetzt und basierend auf Produktentwicklungsdaten aus dem Karosserierohbau validiert.From the very beginning the automotive industry has been in a constant state of flux. Nowadays one of the mega trends is pointing towards electro mobility. To tackle this issue and to be more competitive, the automotive industry is forced to install a portfolio of electric vehicles beside the existing combustion engine vehicles. In industrial perspective, this leads to an increasing number of derivatives. The complexity hyped in development, boundary conditions and requirements (e.g. E-Drive, battery alignment etc.). The number of vehicles get into the series production at the same time increased. If consideration is taken for shortening the development time, current methods of product development has to be re-examined. One possible solution is a deeper interlinkage of the product development disciplines. Disciplines like dimensional management have a key role in that. By means of this research, a concept developed for the optimization of vehicle structure using tolerance analysis. Deficits are derived based on an analysis of product- and process development as well as optimization in context of dimensional management. In today’s context, identified deficits in data, methods, process as well as software. This causes problems in the dimensional management discipline. The synthesis part in this research is to solve stepwise the above mentioned deficits. Special attention made on deficits in the area of information provision and development methods. The research completed with concept implementation in software phase, as well as method validation using realistic (body-in-white) development data

Aufbau eines behördlichen Fernüberwachungssystems zur betrieblichen Überwachung des KKW Saporoshje (Block 5), 3. Realisierungsstufe

The report gives an overview of the further development of the remote monitoring system for the Ukrainian nuclear power plant Zaporozh'ye. The proposals for concept, structure and algorithmic design of the user software elaborated by Research Centre Rossendorf and TÜV Rheinland are presented and explained complemented by a short description of the conversion of the German proposals into the user´s software by the State Scientific-Technical Centre of the Ukrainian Supervisory Authority. Furthermore, there is an actual information about the operational use of the components of the monitoring system in the Zaporozh'ye NPP. The realization efforts for the completion of the NPP-site system and for the integration of the Kiev Centre into the system close the report. The industrial testing phase of the system was started in June of 1996. Since then, supervisory authority and operator have been able to fulfil their monitoring duties more efficiently than before by direct access to the actual operational data

Entwicklung von prozessorientierten Informationssystemen für die industrielle Dienstleistungsbeschaffung

In der industriellen Dienstleistungsbeschaffung mangelt es an adäquaten domänenspezifischen Lösungsansätzen für die präzise Modellierung, qualitative und quantitative Analyse und Implementierung elektronischer Geschäftsprozesse in prozessorientierte Informationssysteme. In der vorliegenden Arbeit werden neue Lösungsansätze auf Basis von Methoden, Modellen und E-Business-Lösungen erarbeitet, um die Entwicklung und Gestaltung prozessorientierter Informationssysteme zu verbessern

Robuste Auslegung von Mehrkörpersystemen : frühzeitige Robustheitsoptimierung von Fahrzeugmodulen im Kontext modulbasierter Entwicklungsprozesse

Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methodik erarbeitet, um im Kontext modulbasierter Entwicklungsprozesse im automobilen Umfeld zu einer optimal robusten Auslegung von Modulen zu kommen. Hierfür werden Unsicherheiten automobiler Entwicklungsprozesse identifiziert und quantifiziert. Vertiefender Schwerpunkt der Arbeit ist die Modulklasse Kinematikmodule, deren Module jeweils durch Mehrkörpersysteme modelliert werden können