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Semantische dreidimensionale Karten für autonome mobile Roboter
Intelligentes autonomes Roboterhandeln in Alltagsumgebungen erfordert den Einsatz von 3D-Karten, in denen Objekte klassifiziert sind. 3D-Karten sind u.a. zur Steuerung notwendig, damit der Roboter komplexen Hindernissen ausweichen und sich mit 6 Freiheitsgraden (x-, y-, z-Position, Nick-, Gier-, und Rollwinkel) lokalisieren kann. Soll der Roboter mit seiner Umgebung interagieren, wird Interpretation unumgänglich. Über erkannte Objekte kann der Roboter Schlussfolgerungen ziehen, sein Wissen wird inspizier- und kommunizierbar. Aus diesen Gründen ist die automatische und schnelle semantische 3D-Modellierung der Umgebung eine wichtige Fragestellung in der Robotik. 3D-Laserscanner sind eine junge Technologie, die die Erfassung räumlicher Daten revolutioniert und Robotern das dreidimensionale Abtasten von Objekten möglich macht. Die vorliegende Arbeit untersucht und evaluiert mit Hilfe eines 3D-Laserscanners und des mobilen Roboters Kurt3D die zur automatischen semantischen 3D-Kartenerstellung notwendigen Algorithmen. Der erste Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Aufgabe, 3D-Scans in einem globalen Koordinatensystem zu registrieren. Korrekte, global konsistente Modelle entstehen durch einen 6D-SLAM Algorithmus. Hierbei werden 6 Freiheitsgrade in der Roboterpose berücksichtigt, geschlossene Kreise erkannt und der globale Fehler minimiert. Die Basis des 6D-SLAM ist ein sehr schneller ICP-Algorithmus. Im zweiten Teil geht es darum, die Punktmodelle mit Semantik zu versehen. Dazu werden 3D-Flächen in einer digitalisierten 3D-Szene detektiert und interpretiert. Anschließend sucht ein effizienter Algorithmus nach Objekten und bestimmt deren Pose, ebenfalls mit 6 Freiheitsgraden. Schließlich wird der in den zahlreichen Experimenten verwendete, mobile Roboter Kurt3D vorgestellt.Semantic three dimensional maps for autonomous mobile robots Intelligent autonomous acting in unstructured environments requires 3D maps with labelled 3D objects. 3D maps are necessary to avoid collisions with complex obstacles and to self localize in six degrees of freedom (x-, y-, z-position, roll, yaw and pitch angle). Meaning becomes inevitable, if the robot has to interact with its environment. The robot is then able to reason about the objects; its knowledge becomes inspectable and communicable. These arguments lead to requiring automatic and fast semantic environment modelling in robotics. A revolutionary method for gaging environments are 3D scanners, which enable robots to scan objects in a non-contact way in three dimensions. The presented work examines and evaluates the algorithms needed for automatic semantic 3D map building using a 3D laser range finder and the mobile robot Kurt3D. The first part deals with the task to register 3D scans in a common coordinate system. Correct, globally consistent models result from a 6D SLAM algorithm. Hereby 6 degrees of freedom of the robot pose are considered, closed-loops are detected and the global error is minimized. 6D SLAM is based on a very fast ICP algorithm. In the second part semantic descriptions are derived from the point model. For that purpose 3D planes are detected and interpreted in the digitalized 3D scene. After that an efficient algorithm detects objects and estimates their pose with 6 degrees of freedom, too. Finally, the mobile robot Kurt3D, that was used in numerous experiments is presented
Entwerfen Entwickeln Erleben in Produktentwicklung und Design 2019 - 1
Die Konferenz Entwerfen Entwickeln Erleben hat bereits zum vierten Mal ein einzigartiges Konferenz- und Ausstellungsformat zum Austausch zwischen Wissenschaft und Praxis in Produktentwicklung und Design angeboten.
Am 27. und 28. Juni 2019 ermöglichten die Professuren Konstruktionstechnik/CAD und Technisches Design der Technischen Universität Dresden in Kooperation mit weiteren Partnern den 200 Teilnehmenden die fachübergreifende Diskussion zu den Themen
• Interdisziplinärer Entwurf adaptiver Produktsysteme,
• Entwickeln vernetzter Anwendungen für Industrie 4.0,
• Konstruktion mit hybriden Werkstoffen und für additive Fertigungsprozesse,
• Entwicklungsunterstützung durch Produktdatenmanagement und VR/AR,
• Design nutzerzentriertem Erleben komplexer Produkt-Service-Systeme.:Quo vadis Digitalisierung: Die digitale Engineering-Kette und Ihre nachhaltige Wirkung auf die Wertschöpfung
Heinz Simon Keil 9
Augmented Reality in der Produktvalidierung: Potenziale und Grenzen in frühen Entwicklungsphasen
Jonas Reinemann, Joshua Fahl, Tobias Hirschter und Albert Albers 33
Konzept zur Verbesserung des realitätsgetreuen, visuellen Erlebens in virtuellen Umgebungen durch Eye-Tracking
Benjamin Gerschütz, Marius Fechter, Benjamin Schleich und Sandro Wartzack 51
Mixed Reality Assistenzsystem zur visuellen Qualitätsprüfung mit Hilfe digitaler Produktfertigungsinformationen
Stefan Adwernat und Matthias Neges 67
Ein Beitrag zur Verwendung von Technologien der Virtuellen Realität für Design-Reviews
Margitta Pries, Ute Wagner, Johann Habakuk Israel und Thomas Jung 75
Eingriff in die Privatsphäre der Endanwender durch Augmented Reality-Anwendungen
Matthias Neges und Jan Luca Siewert 87
Virtual Prototyping als agile Feedback-Methode für frühe Produktentwicklungsphasen
Manuel Dudczig 97
aHa – Der adaptive Handgriff der Zukunft
Paula Laßmann, Jonathan Kießling, Stephan Mayer, Benedikt Janny und Thomas Maier 107
Design-Education: Die Siemens HMI-Design Masterclass
Oliver Gerstheimer, Romy Kniewel, Sebastian Frei und Felix Kranert 125
Nutzungsaspekte von Head-Mounted-Displays in industriellen Umgebungen
Maximilian Peter Dammann, Martin Gebert und Ralph Stelzer 141
Selbstlernende Assistenzsysteme für Maschinenbediener
Andre Schult, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Markus Windisch und Jens-Peter Majschak 159
Untersuchung der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Werkstückspannung beim Vertikal-Drehen
Volker Wittstock, Patrick Puschmann, Adrian Albero Rojas, Matthias Putz und Heinrich Mödden 173
Entwicklungsassistenz zum Entwurf Innermaschineller Verfahren für Verarbeitungsmaschinen
Paul Weber, Lukas Oehm, Sebastian Carsch, Andre Schult und Jens-Peter Majschak 185
Gestaltung nutzerzentrierter Assistenzen im Produktdatenmanagement
Stephan Scheele und Frank Mantwill 201
Model-Based Engineering für die Automatisierung von Validierungsaktivitäten am Beispiel Fahrerassistenzsysteme
Constantin Mandel, Sebastian Lutz, Olivia Rau, Matthias Behrendt und Albert Albers 221
Das Potenzial 3D-gedruckter Gradientenwerkstoffe für pharmazeutische Applikationen
Tobias Flath, Alexandra Springwald, Michaela Schulz-Siegmund, Michael C. Hacker und Peter Schulze 239
Feature-Baukasten für FDM-Druckverfahren
Franz Wieck, Tim Katzwinkel und Manuel Löwer 247
Gestalten mit hybriden Materialien – Additive Fertigung für neuartige, kundenindividuelle Stichschutzbekleidung
Dustin Ahrendt, Sybille Krzywinski, Enric Justo i Massot und Jens Krzywinski 265
Individuelle Produktgestaltung mittels funktionsintegrierten AM-Knoten und Profilen am Beispiel eines Batteriekastens
Richard Kordaß und Christian Arved Stürmer 281
Einführung in die Produktentwicklung im Rahmen eines Schülerlabors am Beispiel des PROJECT 10|2018
Nico Herzberg, Laura Marschner und Florian Schröder 299
Einflussfaktoren in der standortverteilten Produktgenerations-entwicklung – Eine literaturbasierte Momentaufnahme
Katharina Duehr, David Kopp, Benjamin Walter, Markus Spadinger und Albert Albers 309
Szenarien verbinden
Gerhard Glatzel und Mathias Wiehle 327
Iterationsarten und deren Auslöser in der Frühen Phase der PGE – Produktgenerationsentwicklung
Miriam Wilmsen, Markus Spadinger, Albert Albers, Cong Minh Nguyen und Jonas Heimicke 339
Building Information Modeling (BIM) für Bahn-Bauwerke – von Datenakquisition bis Virtueller Realität
Markus Färber, Thomas Preidel, Markus Schlauch, Bernhard Saske, Adrian Bernhardt, Michael Reeßing, Steffen Cersowsky und Ronny Krüger 355
Effiziente Produktion und Wartung durch die Industrie 4.0 – Anwendung
Hashem Badra und Jivka Ovtcharova 371
Herausforderungen klassischer Maschinenelemente im nicht-elektrischen Explosionsschutz
Sabrina Herbst, Thomas Guthmann und Frank Engelmann 383
Ein hybrider Ansatz für Festigkeitsnachweise von multiskaligen Strukturen
Hans-Peter Prüfer 399
Interdisziplinäre Design Methodik
Martin Eigner, Thomas Dickopf und Hristo Apostolov 41
30. Forum Bauinformatik
Die Bauhaus-Universität Weimar ist seit langer Zeit mit dem Forum Bauinformatik eng verbunden. So wurde die Veranstaltung 1989 hier durch den Arbeitskreis Bauinformatik ins Leben gerufen und auch das 10. und 18. Forum Bauinformatik (1998 bzw. 2006) fand in Weimar statt. In diesem Jahr freuen wir uns daher besonders, das 30. Jubiläum an der Bauhaus-Universität Weimar ausrichten zu dürfen und viele interessierte Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus dem Bereich der Bauinformatik in Weimar willkommen zu heißen.
Das Forum Bauinformatik hat sich längst zu einem festen Bestandteil der Bauinformatik im deutschsprachigen Raum entwickelt. Dabei steht es traditionsgemäß unter dem Motto „von jungen Forschenden für junge Forschende“, wodurch insbesondere Nachwuchswissenschaftlerinnen und ‑wissenschaftlern die Möglichkeit geboten wird, ihre Forschungsarbeiten zu präsentieren, Problemstellungen fachspezifisch zu diskutieren und sich über den neuesten Stand der Forschung zu informieren. Zudem wird eine ausgezeichnete Gelegenheit geboten, in die wissenschaftliche Gemeinschaft im Bereich der Bauinformatik einzusteigen und Kontakte mit anderen Forschenden zu knüpfen.
In diesem Jahr erhielten wir 49 interessante und qualitativ hochwertige Beiträge vor allem in den Themenbereichen Simulation, Modellierung, Informationsverwaltung, Geoinformatik, Structural Health Monitoring, Visualisierung, Verkehrssimulation und Optimierung. Dafür möchten wir uns ganz besonders bei allen Autoren, Co-Autoren und Reviewern bedanken, die durch ihr Engagement das diesjährige Forum Bauinformatik erst möglich gemacht haben. Wir danken zudem Professor Große und Professor Díaz für die Unterstützung bei der Auswahl der Beiträge für die Best Paper Awards.
Ein herzliches Dankeschön geht an die Kollegen an der Professur Informatik im Bauwesen der Bauhaus-Universität Weimar für die organisatorische, technische und beratende Unterstützung während der Planung der Veranstaltung
Mensch-Computer-Interface: Zur Geschichte und Zukunft der Computerbedienung
Die gegenwärtige Interface-Krise bei digitalen Medien nehmen Informatiker und Informatikhistoriker in diesem Band zum Anlass für eine Langzeitbilanz der Mensch-Computer-Interaktion. Sie legen sowohl Gesamtüberblicke der Entwicklung aus technik- und geistesgeschichtlicher Sicht vor als auch spezielle Studien zur Bedienproblematik einzelner Epochen. Dadurch entsteht ein großer Bogen von den Bedienschnittstellen der frühen Mainframe-Welt über die interaktiven PC-Interfaces bis zu den neuesten Entwicklungen des Wearable Computing und der proaktiven Ambient Intelligence. Die historisch-genetischen Analysen münden in theoretische Betrachtungen und kritische Rückblicke auf die Forschung zu Mensch-Computer-Interfaces sowie Ausblicke auf die Zukunft
Entwerfen Entwickeln Erleben 2016 - Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik: Dresden, 30. Juni – 1. Juli 2016
Die Konferenz Entwerfen – Entwickeln – Erleben bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxisvertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2016 unter anderem zu Industrie 4.0, Cyber-Physical Systems und Virtual Reality in vielfältigen Anwendungsbereichen des Maschinenbaus, zu Innovationsmanagement, Konstruktionsmethodik und Product Lifecycle Management sowie zu Reverse Engineering und generativen Verfahren.
Die Technische Universität Dresden und technischesdesign.org ermöglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) und dem Rat für Formgebung die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt- Themas inmitten der interdisziplinären Dresdner Wissenschaftslandschaft. In diesem Band sind die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung enthalten, ein weiterer Band (ISBN 978-3-95908-061-3, herausgegeben von Jens Krzywinski et al.) fasst die Beiträge zum Industrial Design zusammen.:Big Data Analytics für die Produktentwicklung
Alfred Katzenbach · Holger Frielingsdorf 15
Das Industrial Internet – Engineering Prozesse und IT-Lösungen
Martin Eigner 25
Nutzbarmachung des Potentials naturfaserbasierter Werkstoffe als Leichtbau- bzw. Konstruktionsmaterial
Timo Kuntzsch · Frank Miletzky 39
Erarbeitung eines Beziehungssystems zur Entwicklung eigenschaftsoptimierter Karosseriekonzepte in Mischbauweise
Jan Hasenpusch · Andreas Hillebrand · Thomas Vietor 51
Faserverbundleichtbau in der Großserie: Chancen und Herausforderungen für den Produktentwickler
Olaf Helms 63
Gestaltung eines alltagstauglichen Hocheffizienz-Konzeptfahrzeugs
Richard Eiletz · Enno Block · Christoph Warkotsch · Klaus Post 73
Entwicklung kompakter, gepulster Elektro-Dipolmagnete für die laserbasierte Protonentherapie
Michael Schürer · Thomas Herrmannsdörfer · Leonhard Karsch · Florian Kroll · Umar Masood · Jörg Pawelke 91
Der Panzer des Helmwasserflohs: Erfolgreiches adaptives Design in der Natur
Hans-Peter Prüfer 97
Anforderungen des Nicht-Elektrischen Explosionsschutzes im Produktentwicklungsprozess
Sabrina Herbst · Frank Engelmann · Karl-Heinrich Grote 113
Begleitung des Entwicklungsprozesses durch einen Generalisten und der „Faktor Mensch“ als Erfolgspotential
Michael Bader · Harald Lang 127
Agile PLM Strategy Development – Methods and Success Factors
Dietmar Trippner · Karsten Theis 143
Quo vadis „Additive Manufacturing“
Heinz Simon Keil 161
ProVIL – Produktentwicklung im virtuellen Ideenlabor
Albert Albers · Nikola Bursac · Benjamin Walter · Carsten Hahn · Jan Schröder 185
Organisatorische Unterstützung der Produktentwicklung mit SysMLModellen
Johannes Kößler · Kristin Paetzold 199
Personal Resource Management (PRM) in der modernen Produktentwicklung
Bettina Schleidt 213
SkiPo – Ein skizzen- und portbasiertes Modell für die Entwicklung von mechanischen Systemen
Martin Grundel · Jutta Abulawi 223
Benutzer- und aufgabenorientiertes virtuelles Modell für die Produktentwicklung
Christian Weber · Heidi Krömker · Stephan Husung · Stephan Hörold · Atif Mahboob · Andreas Liebal 239
Konzept zur internationalen Einführung vernetzter Virtual Obeya-Räume zur standortverteilten Produktentwicklung
Michael Abramovici · Stefan Adwernat · Matthias Neges 253
Innovation in der Orthopädie- und Rehatechnik, 3D-Digitalisierung und CAD/CAM-Nutzung
Thomas Mitzenheim · Christoph Knoch-Weber 265
Nutzerintegration bei der Produktentwicklung am Beispiel der Medizintechnik
Axel Boese · Michael Friebe · Christoph Arens · Fabian Klink · Karl-H. Grote 283
NC-gestützte Fertigung von Bohrschablonen für die dentale Implantation
Daniel Ellmann · Andreas Klar · Philipp Sembdner · Stefan Holtzhausen · Christine Schöne · Ralph Stelzer 293
Optimierung der Schaftkomponente von Kurzschaftendoprothesen mittels Finite-Elemente-Analyse
Claudia Kleinschrodt · Hans-Georg Simank · Bettina Alber-Laukant · Frank Rieg 303
Wissensbasierter Aufbau konstruktions-begleitender Finite-Elemente-Analysen durch ein FEA-Assistenzsystem
Philipp Kestel · Sandro Wartzack 315
Fertigungsrestriktionsmodell zur Unterstützung des algorithmisierten PEP fertigungsgerechter Blechprodukte
Katharina Albrecht · Thiago Weber Martins · Reiner Anderl 331
Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen: Ein Ansatz zur Lösung komplexer Entscheidungs- und Berechnungsabläufe
Denis Polyakov · Willi Gründer 345
Elektronenstrahlschmelzen – ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren
Burghardt Klöden · Alexander Kirchner · Thomas Weißgärber · Bernd Kieback · Michael Süß · Christine Schöne · Ralph Stelzer 359
Produktarchitekturgestaltung unter Berücksichtigung additiver Fertigungsverfahren
Timo Richter · Hagen Watschke · David Inkermann · Thomas Vietor 375
Additive Fertigung von Metallen – Einsatz des LaserCUSING®s im Bereich Automotive
Lisa Pastuschka · Peter Appel 393
Methoden zur Absicherung simulationsgerechter Produktmodelle
René Andrae · Peter Köhler 403
Ein Doppelschneckenextruder zur Materialdosierung in einem Rapid Prototyping-Prozess
Tobias Flath · Jörg Neunzehn · Michael C. Hacker · Hans-Peter Wiesmann · Michaela Schulz-Siegmund · Fritz Peter Schulze 419
Kosteneffiziente Technologien zur geometrischen Datenaufnahme im digitalen Reverse Engineering
Tim Katzwinkel · Bhavinbhai Patel · Alexander Schmid · Walter Schmidt · Justus Siebrecht · Manuel Löwer · Jörg Feldhusen 429
3-D-Oberflächenerfassung- und 3-D-Druck-Potentiale für gerichtsverwertbare kriminaltechnische Untersuchungen
Rainer Schubert · Marcus Mittasch 451
Das FEA-Assistenzsystem – Analyseteil FEdelM
Tobias C. Spruegel · Sandro Wartzack 463
Entwicklung eines Doppelkolbenmotors – Konzept, Simulation und Prüfstandversuche
Pascal Diwisch · Daniel Billenstein · Frank Rieg · Bettina Alber-Laukant 475
Interaktive Initialisierung eines Echtzeit 3D-Trackings für Augmented Reality auf Smart Devices mit Tiefensensoren
Matthias Neges · Jan Luca Siewert 487
Virtuelle und experimentelle Methoden bei der Produktentwicklung einer Handhabungseinheit zur automatisierten Ablage technischer Textilien
Marvin Richrath · Jan Franke · Jan-Hendrik Ohlendorf · Klaus-Dieter Thoben 503
Optimierung von Druckbehältern unterschiedlicher Geometrien und Werkstoffe
Thomas Guthmann · Frank Engelmann 515
Customized Fabrication – Mass Customizing mit 3D-Druck
Frank Lamack 527
Virtual Reality und Augmented Reality als Werkzeug in der Aufstellplanung
Jens Mögel 537
XENOKAT – Biofilter für Xenobiotika in der Ressource Wasser
Anett Werner · Ralf Hauser · Thomas Bley 549
Konzept für ein VR-System zur intuitiven Modellierung durch natürliche Interaktion
Marius Fechter · Sandro Wartzack 561
Ansätze zur Betriebsdauerverlängerung von Suzlon Windkraftanlagen
Jan Brökel 571
Augmented Reality Assistenzsystem mit graphenbasierter Zustandsanalyse für Produkte im Internet der Dinge
Matthias Neges · Mario Wolf · Michael Abramovici 581
Datenqualität in Rapid Prototyping Prozessen
Carsten Haugwitz 597
Erlebbarkeit von Anlagenkomponenten im Kontext Virtuelle Inbetriebnahme in virtuellen Umgebungen
Andreas Geiger · Ingolf Rehfeld · Uwe Rothenburg · Rainer Stark 609
Management von Produktinformationen aus Entwicklungs- und Betriebsphase
Stephan Günter Arndt · Bernhard Saske · Ralph Stelzer 62