Projektarbeit im Labor Regelungstechnik im Sommersemester 2020 · Die Echtzeitdatenverarbeitung...

Projektarbeit im Labor Regelungstechnik im Sommersemester 2020geeignet für alle Schwerpunkte der Fakultät ET & ITProf. Dr.-Ing. Klaus Allmendinger

Thema: Optimierung und Implementierung einer Drohnen-Flugregelung incl. einer GPS gestützten Trajektorienregelung (Fortsetzung)

Für das vorhandene Modell sollen folgende Erweiterungen implementiert werden• Optimierung der Drohnen-Flugregelung bzgl. Führungsgrößen und Störgrößen und Test der

Flugregelung auf dem Prüfstand• Steuerung der Drohne via GPS• Bei Bedarf Korrektur der GPS-Daten• Fusion der Positionsdaten von GPS und Simulations-Modell (Simulink?).• Erweiterung der Kommunikation zwischen Arduino Due und Raspberry• Implementierung der Trajektorienregelung

Übersicht über das Gesamtsystem

Thema 1

Projektarbeit im Labor Regelungstechnik im Sommersemester 2020geeignet für alle Schwerpunkte der Fakultät ET & ITProf. Dr.-Ing. Klaus Allmendinger

Thema: Aufbau eines Laborversuchs zur Regelung einer Drosselklappe für Ottomotoren

Für Ottomotoren mit externer und interner Gemischbildung ist die Drosselklappe die wesentliche Stelleinrichtung im Hinblick auf die motorische Momentenbildung. Vor diesem Hintergrund kommtvor allem dem dynamischen Verhalten der Drosselklappe eine entscheidende Bedeutung zu.Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Demonstrator entstehen, der die wesentlichen Schritte im Hinblickauf den Entwurf und die Optimierung einer Regelung für die Drosselklappe aufzeigt.Hierzu wird zunächst ein Modell der Drosselklappe in Matlab/Simulink erstellt und im Rahmen einer Simulation der Regelkreis überprüft (Messung der Sprungantworten in verschiedenen AP, Aufnahme von Kennlinien, Aufstellen der DGL…). Anschließend erfolgt die Übertragung des Reglerentwurfs aus der Simulation auf ein Microcontroller-Board. Den abschließenden Teil der Realisierung des Regelkreises bildet die Anbindung des Microcontroller-Boards an eine reale Drosselklappe und die Überprüfung des Gesamtverhaltens.Optional ist eine echtzeitfähige Anbindung der Drosselklappenregelung an eine bestehende Visualisierung des Drosselklappenverhaltens mit dem Programmpaket Blender vorgesehen.Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung ist ein Team, bestehend aus zwei Studenten, erforderlich

Drosselklappe von Bosch Motorsport

Thema 2

ET 6

Prof. Dr. Dirk Bank

Regelung von zwei balancierenden Stäben („Inverses Doppelpendel“)

Projektbeschreibung

Mit Hilfe einer Lineareinheit soll die Regelung von zwei balancierenden Stäben realisiert werden. Hierzu werden mit einer Abtastrate von 1kHz zwei Winkelsensoren ausgelesen und die Lineareinheit über CAN-Bus angesteuert. Eine Regelung für einen einzelnen balancierenden Stab wurde bereits am Versuchsaufbau implementiert. Außerdem wurde die Regelung eines inversen Doppelpendels schon als Modell entworfen, so dass nun die Umsetzung am Versuchsaufbau möglich ist. Die Realisierung der Regelung soll mit dem Real-Time Workshop zu Matlab / Simulink erfolgen. Falls noch Zeit bleibt, kann ein automatisches Aufschwingen der beiden Stäbe implementiert werden. Die Studienarbeit wird im Labor für Regelungstechnik durchgeführt.

Kontakt: [email protected]

Thema 3

mailto:[email protected]

ET 6

Prof. Dr. Dirk Bank

Ansteuerung und Regelung eines Quadrocopters für den Transport von Lasten

Projektbeschreibung

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll ein Quadrocopter für den Transport von Lasten angesteuert undgeregelt werden. Hierzu sollen mit Hilfe eines Industrie-PCs die erforderlichen PWM-Signale zur Ansteuerung der Motor-Controller und somit der Motoren generiert werden. Die entstehenden Motorschübe können mit Hilfe von Kraftmessungen auf dem Industrie-PC erfasst werden. Zur Ermittlung des Abstands zum Boden stehen Entfernungssensoren zur Verfügung. Außerdem soll eine Flugregelung durch Ansteuerung der Motoren realisiert werden. Die Echtzeitdatenverarbeitung erfolgt mit Hilfe des Real Time Workshops unter Matlab / Simulink. Die Studienarbeit wird im Labor für Regelungstechnik durchgeführt. Es existieren bereits grundlegende Vorarbeiten.

Kontakt: Dirk.Bank@ th u.de

Thema 4


ET 6

Prof. Dr. Dirk Bank

Regelung eines balancierenden Stabes mit Hilfe eines Roboterarms

Projektbeschreibung

Die Funktion einer bereits existierenden Lineareinheit zur Regelung eines balancierenden Stabes soll auf einen neuen 6-Achs-Knickarmroboter übertragen werden. Hierzu kann der balancierende Stab imGreifer des Roboterarms befestigt werden. In einer bereits abgeschlossenen Studienarbeit wurde für den Roboterarm eine Bahn- und Positionsregelung entworfen. Außerdem existiert bereits ein Matlab-Simulationsmodell für die eigentliche „Stabregelung“. Die gesamte Regelung soll jetzt am realen Roboter implementiert werden. Die Studienarbeit findet statt im Labor für Regelungstechnik.

Kontakt: Dirk.Bank@ th u.de

Quelle: Schunk

Thema 5


Studienarbeit im IAS / Labor Mikrocomputertechnik / Mess- und Sensortechnik Sommersemester 2020

Prof. Dr. Richard Böker

urban gardening - Entwicklung eines LoRa-fähigen IoT-Hochbeets

Ein Hochbeet mit autarker Energie- und Wasserversorgung soll um folgende Punkte erweitert werden:

- Bestehende SPS-Steuerung für die Wasserpumpe soll durch eine Mikrocontroller-Steuerungersetzt werden

- Erweiterung um Feuchtigkeitssensoren- Anbindung der Sensordaten des Hochbeets an das in Ulm vorhandene LoRa-Funknetz- Überarbeitung und Optimierung der Energieversorgung mit PV-Zelle und Batterie

Thema 6

Studienarbeit im IKT / Labor Nachrichtentechnik im Sommersemester 2020

Prof. Dr. Frowin Derr Raum P05 Eberhard-Finckh-Strasse 11 Tel 0731/50-28317 89075 Ulm [email protected]

Für Studierende, die Freude an Signalverarbeitung und Akustik-Anwendungen haben.

Adaptives Beamforming mit einem Mikrofonarray

Arrays mit zwei oder mehr Mikrofonen werden eingesetzt, um die Richtwirkung ("Keulencharakteristik") gezielt auf vorhandene Schallquellen (z.B. Sprecher) einzustellen. Damit können Schallquellen lokalisiert und verstärkt (Nutzsignale) aber auch unterdrückt (Störsignale) werden. In Fahrzeugen beispielsweise werden Mikrofonarrays im Rückspiegel integriert, um die Sprachsignale von Fahrer und Beifahrer trennen zu kön-nen.

Aufbauend auf einer Vorgängerstudienarbeit, siehe [1], sollen in dieser Studienarbeit ein frequenzinvarian-ter Beamformer im Spektralbereich und schließlich ein adaptiver Beamformer, d.h. ein der Signalquelle adaptiv folgender Beamformer, realisiert werden.

Zur Verfügung stehen omnidirektionale MEMS-Mikrofone (wie sie auch im Fahrzeug verbaut werden), Vor-verstärker und Soundkarte mit USB-Anbindung an den PC, die Echtzeit-Audiosoftware SoundMexPro sowie MATLAB sowie alternativ eine Python-Programmierumgebung.

Im Einzelnen sind zu bearbeiten:

- Bearbeitung der diskreten Signale im Frequenzbereich (sub-band) durch Verwendung der Short-TimeFourier Transformation (STFT)

- Implementierung des Sum-and-Delay Beamformers als frequenzinvarianter Beamformer

- Implementierung eines adaptiven Beamformers in der Generalized Sidelobe Canceler (GSC) Struktur

- Dokumentation und Bewertung der erreichten Ergebnisse

Literatur

[1] Junginger, Ph., Untereiner, N.: Beamforming mit Mikrofonarray, Studienarbeit im Bachelor-Studiengang ET, IKT,Technische Hochschule Ulm, WS19/20

[2] Hänsler, E.; Schmidt, G.: Acoustic Echo and Noise Control - A Practical Approach, Wiley & Sons, New Jersey, 2004HS-Bibliothek: evtl. über Wiley Online Library auch elektronisch abrufbar

[3] Kammeyer, K.-D.; Kroschel, K.: Digitale Signalverarbeitung - Filterung und Spektralanalyse mit MATLAB-Übungen,Teubner-Verlag, 6. Aufl. 2006, HS-Bibliothek 621.391 Kam

[4] Veen, B.; Buckley, K.: Beamforming: A Versatile Approach to Spatial Filtering, IEEE ASSP Magazine, April 1988

Thema 7



Für Studierende, die Freude an Netzwerkanwendungen haben.

Ethernet-Labornetz mit Network Impairment Generator

Software-Anwendungen, die nicht nur lokal auf dem Rechner laufen, sondern mittels Internet auf externe Server (cloud server) zugreifen, müssen nicht allein funktional, sondern auch in einer Netzwerkumgebung getestet werden. Hierzu werden Network Impairment Generatoren (NIG, dt. etwa "Netzwerk-Beeinträchti-gungsgenerator") eingesetzt, die je nach Protokollebene (z.B. OSI 1/2 Ethernet oder OSI 3 IP) die Daten (z.B. Ethernet frames oder IP-Pakete) verzögern, verfälschen, in der Reihenfolge vertauschen oder sogar ganz löschen. Diese Eingriffe basieren auf konfigurierbaren Zufallsgeneratoren.

Ein Ansatz für die Realisierung eines NIG besteht im Einsatz eines Rechners mit zwei Ethernetschnittstellen. Der Datenstrom wird in beide Richtungen mittels Software durchgeleitet bzw. in der oben beschriebenen Weise "gestört". Eine Implementierung basiert beispielsweise auf einem Rechner mit Linux-Betriebssystem und SW packages wie iptables, netem, tc oder qdisc.

Mit dem ANUE Network Impairment mit zwei Fast Ethernet (100 Mbit/s) Schnittstellen steht im IKT aber auch eine kommerzielle Plattform zur Verfügung, die über eine weitere Ethernet-Schnittstelle und ein Web-Interface konfiguriert werden kann.

In der vorliegenden Arbeit soll ein einfaches Fast Ethernet-Labornetz aufgebaut werden, bestehend aus zwei Datengeneratoren (Spirent SmartBits) und einem dazwischengeschalteten und konfigurierbaren NIG.


- Inbetriebnahme der 100 Mbit/s Datengeneratoren sowie des kommerziellen 100 Mbit/s NIG im IKT-Labornetz ("Inselnetz")

- Konfiguration und Dokumentation der Einstellungen der Datengeneratoren

- Konfiguration und Dokumentation der Einstellungen des kommerziellen NIG

- Aufbau und Installation eines Linux-basierten NIG

- Entwicklung und Dokumentation von Network Impairment-Anwendungsszenarien

Literatur

[x] to be defined

Thema 8



Für Studierende mit Interesse an einer Hardware-Arbeit

A/D-D/A-Wandlung für einen Audio-Laborversuch

Ziel der Studienarbeit ist ein Konzept und ein prototypischer HW-Aufbau einer konfigurierbaren Ana-log/Digital und Digital/Analog-Wandlung für einen Laborversuch, in dem die Einflüsse der Digitalisierung auf ein Audiosignal mess- und hörbar gemacht werden sollen. Zu diesen Einflüssen gehören Verstärkungs-fehler (Über- und Untersteuerung), Offsetfehler, Anti-Aliasing (Unterabtastung), Quantisierungsfehler (Quantisierungsrauschen) und Nichtlinearitäten der Wandlerkennlinie (differentielle bzw. integrale NL, mis-sing codes).

Der Hardware-Aufbau soll umfassen: Eingangsverstärker mit einstellbarer Verstärkung und Offset, Tiefpass-begrenzung des analogen Audiosignals auf die Hörbandbreite, A/D-Wandlung mit einstellbarer Abtastfre-quenz, Seriell-Parallel-Wandlung der digitalen Daten, Manipulation der digitalen Daten zur Demonstration der oben genannten Einflüsse, Parallel-Seriell-Wandlung und schließlich D/A-Wandlung. Als A/D- und D/A-Wandler sollen gängige kommerziellen Komponenten verwendet werden. Die Manipulation der digitalen Daten kann beispielsweise mittels eines programmierbaren Digitalbausteins erfolgen. Zum Hardwareaufbau gehören auch die Schalt- und Konfigurationsmöglichkeiten sowie die geeignete Anzeige von Betriebsmodi sowie Datensignalen.


- Entwicklung und Aufbau der analogen Signalstrecke und der dazu nötigen Messpunkte

- Recherche und begründete Auswahl des A/D- sowie des D/A-Wandlers

- Konzept für die Manipulation der digitalen Daten einschließlich der dazu nötigen Messpunkte bzw. An-zeigeeinheiten

- Aufbau und Test der prototypischen Hardware

- Entwurf und Dokumentation möglicher Laboraufgaben

Literatur

[1] Schrüfer: Elektrische Messtechnik, Hanser Verlag

Thema 9

Prof. Dr.-Ing. Jacqueline Gölz · Fachgebiet Sensorik & Aktorik · [email protected]

Portable Energy Generation and Storage Untersuchung von Energieversorgungslösungen für energieautarke Sensor-Aktor-Systeme

Zur Demonstration des Potentials ener-

gieautarker Systeme soll eine mobile Ro-

boterplattform als Versuchsumgebung

entstehen. Die Plattform besteht aus zwei

Antrieben sowie Sensoren zur Erfassung

der Größen Drehwinkel, UV-Intensität

und Abstand. Die Steuerung bzw. Rege-

lung der Antriebe sowie das Auslesen und

Weiterverarbeiten der Sensordaten soll

auf einer embedded-Plattform, z.B. myRIO von NI in LabVIEW implementiert werden. Zukünf-

tig sollen auch weitere Sensoren auf dieser Plattform integriert werden können, die durch die

aus der Umgebung gewonnene Energie versorgt werden. Energy Generation and Storage der

Plattform ist Thema der angebotenen Studienarbeit in diesem Semester.

Zunächst sollen die Anforderungen ermittelt und aktuelle Harvesting-Lösungen recherchiert,

in Bezug auf die Anwendung bewertet und ausgewählt werden. In einem zweiten Schritt sind

die ausgewählten Lösungen in Betrieb zu nehmen und zu testen. Der dritte Aspekt betrifft

die Speicherung der Energie. Hier sind Energiemanagementsysteme und Speicherlösungen

zu bewerten und auszuwählen, die in der Zielapplikation eingesetzt werden können. Wün-

schenswert ist die Zusammenführung der Teillösungen zu einer Gesamtlösung für Energieer-

zeugung und -Speicherung der mobilen Plattform.

Dieses Thema hat viele Freiheitsgrade und wird bestimmt großen Spaß machen. Eine klassi-

sche Produktentwicklung von Konzeption bis Inbetriebnahme, wie sie im Industriealltag auf-

tritt. Kreativität und Abstraktionsvermögen sowie Freude an Hardware sind erwünscht.

Schlagworte:

Entwicklungsmethodik

Schaltungstechnik

Energiewandlung und -Speicherung

Energieautarke Systeme

NI Labview

Quelle: https://www.moviepilot.de/

Thema 10

Prof. Dr.-Ing. Jacqueline Gölz · Fachgebiet Sensorik & Aktorik · [email protected]

Drehmomentmessplatz – Überarbeitung & Inbetriebnahme

Im Rahmen der Studienarbeit soll ein bestehender Versuchsaufbau überarbeitet und in Be-trieb genommen werden. In den Aufbau sind verschiedene Sensoren zur Erfassung von Dreh-moment, Drehwinkel und Drehzahl integriert, deren Übertragungsverhalten in Labview ana-lysiert werden soll. Messwerterfassung und Signalausgabe an die Antriebe erfolgen über ei-nen PC.

Zunächst ist eine Analyse des Ist-Zustandes durchzuführen, aus welcher die Arbeitspakete abgeleitet und priorisiert werden. Folgende Teilaufgaben sind u.a. zu bearbeiten:

Analyse der Messplatzhardware Überarbeitung der Motorhalterungen. Ziel: Modularer Aufbau, so dass verschiedene

Motoren integriert werden können Überarbeitung der Messgrößeneinleitung. Ziel Einfluss der Positionierung der Senso-

ren auf Messunsicherheit kennen und reduzieren Inbetriebnahme des Gleichstrommotors samt vorgeschalteter Regelung in Labview Inbetriebnahme des Synchronmotors samt vorgeschalteter Regelung in Labview Inbetriebnahme der Sensoren, Funktionsprüfung und messtechnische Untersuchung Inbetriebnahme des Gesamtsystems Ggf. Lastregelung

Eine sehr ingenieurswissenschaftliche und interdisziplinäre Aufgabe, die systematische Her-angehensweise erfordert.

Schlagworte:

Mechanik Messtechnik Elektrische Maschinen und Antriebe Drehgeber Regelungstechnik NI Labview

Thema 11

Studienarbeit SoSe 2020 (Prof. Lux)

Thema: Optimierung einer Arduino-basierten Regelung eines

kippstabilisierten Zweirads (Hardware/Software)

Abbildung 2: Exemplarischer Aufbau einer Kippstabilisierung mit dem Arduino Engineering Kit (Bildquelle: https://store.arduino.cc/arduino-engineering-kit)

Ziel der Arbeit ist die Optimierung und Weiterentwicklung eines Arduino-Systems für den

Einsatz als Laborversuch. Arduino-Systeme bieten den Vorteil, dass die Hardware z.B. direkt

über Simulink programmiert werden kann. Über die bestehenden Standard-Bausteine der

Simulink-Bibliothek können darüber hinaus auch einzelne Bausteine für die (low-level-)

Ansteuerung spezieller Komponenten programmiert werden.

Die Arbeiten werden an einem konkreten mechatronischen System (kippstabilisiertes

Modellrad, siehe Abbildung 1) durchgeführt und bauen auf auf dem Arduino Engineering Kit

sowie eine im Sommersemester 2019 durchgeführte Studienarbeit.

In den Vorarbeiten zeigten sich einige Schwächen in der Hardware des Systems, einige

Ideen zur softwareseitigen Verbesserung des Gesamtverhaltens sowie den Wunsch zur

Erweiterung um einen Datenlogger.

Die wesentlichen Tätigkeiten sind die Überprüfung und ggf. der Ersatz einzelner elektrischer

Antriebe dar, die Schätzung und automatisierte Korrektur der Sensordrift (Neigungswinkel

des Zweirads), die Neigungsvorsteuerung für Kurvenfahrten und das Mitloggen von

Messdaten auf einem externen Speicher (z.B. SD-Karten-Shield).

Die Arbeit findet im Labor für Regelungstechnik statt (C033).

Thema 12

https://store.arduino.cc/arduino-engineering-kit

Studienarbeit SS 2020 (Prof. Lux)

Thema: Eselsbrücken sind zum Lernen da: BLDC- und Schrittmotoren

Abbildung 1: Motion-Controller-Entwicklungsumgebung zur Ansteuerung von BLDC- und Schrittmotoren (Bildquelle: https://www.mev-elektronik.com/BLDC_Predriver_EVAL/tmc4671-tmc-ups-2a24v-eval-kit.html)

Sowohl BLDC- als auch Schrittmotoren1 erfreuen sich immer größerer Beliebtheit und sind in

vielen Anwendungen heute nicht mehr wegzudenken.

Ziel der Arbeit ist die Untersuchung einer Entwicklungsumgebung der Firma Trinamic auf

Tauglichkeit zum Einsatz in Laborversuchen und Vorlesungsvorführungen, insbesondere für

Bürstenlose Gleichstrom- (Brushless DC-) und Schrittmotoren.

Abbildung 1 zeigt ein Entwicklungssystem der Firma Trinamic (https://www.trinamic.com/).

Die Firma vertreibt diverse ICs für die Regelung und Steueurung von elektrischen Antrieben,

sogenannte Motion Controller. Die Hauptplatine (Mitte) mit dem Motion Control Chip wird

durch zwei „Eselsbrücken“ (Verbindungsplatinen, die Messung sämtlicher Ports ermöglichen)

werden u.a. die Leistungselektronik (rechts) für die Ansteuerung der Motoren sowie das

Interface zu einem PC (links) ergänzt. Schaltpläne sind verfügbar und die Firmware ist als

open source verfügbar.

Hauptaufgabenpakete

Inbetriebnahme des Evaluationssystems mit unterschiedlichen Motoren und

Betriebsmodi

Untersuchung und Visualisierung des typischen Betriebsverhaltens, z.B.:

o Schrittmotor: Vollschritt-, Halbschritt- und Mikroschrittbetrieb

o „Nachschwingen“ im Schrittbetrieb, ggf. Nutrasten

o Blockkommutierung BLDC (gesteuerter Betrieb)

o (optional:) geregelter Betrieb (basierend auf Trinamic-Bibliotheken)

Systemoptimierung: Ergänzung von Software sowie ggf. Erweiterung um zusätzliche

Hardware (z.B. Sensoren und Anzeigeelemente)

Dokumentation

Die Arbeit findet im Labor für Regelungstechnik statt (C033 oder D007).

1 Schrittmotoren ermöglichen eine Positionierung des Antriebs ohne zusätzliche Sensorik und werden heutzutage in

vielen Anwendungen vom (3D-)Druck bis zu CNC Werkzeugmaschinen eingesetzt. Anders als der Name vermuten

lässt, handelt es sich bei BLDC-Motoren nicht um Gleichstrommotoren sondern um einen kostengünstigen dreiphasigen

Antrieb, der anstatt mit Sinussignalen mit Rechteckspannungen (Stichwort „Blockkommutierung“) gespeist wird. Dank

moderner Permanentmagnetmaterialien zeichnen sie sich durch eine hohe Leistungsdichte aus und ihr Einsatzgebiet

reicht von einfachen (PC-) Lüftern bis hin zu hochwertigen Servos für Modellbau- oder Industrie-Anwendungen.

Thema 13

https://www.trinamic.com/https://www.google.de/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fwww.mev-elektronik.com%2FBLDC_Predriver_EVAL%2Ftmc4671-tmc-ups-2a24v-eval-kit.html&psig=AOvVaw1XFNXOzdn74y_7NFLY5bd5&ust=1583089086055000&source=images&cd=vfe&ved=0CAIQjRxqFwoTCLDymcm49-cCFQAAAAAdAAAAABAF

Studienarbeit SS 2020 (Prof. Lux)

Thema: (easy to use and low cost) multi purpose control platform

Bisher laufen viele Laborversuche entweder nur in der Simulation oder auf Spezialhardware

(z.B. Analogrechner/-regler, Spezialcomputer...), die zwar jeweils für spezielle Aufgaben

Vorteile aufweist aber dafür teils schwer zu programmieren, kostenintensiv oder nicht mehr

ganz zeitgemäß ist.

Ziel ist es, einen kostengünstigen, kleinen Regelungscomputer aufzubauen, der flexibel für

verschiedene Laborversuche eingesetzt werden kann und leicht und kostengünstig nachzu-

bauen ist. Die Programmierung des Rechners und die Auswertung der Experimente soll über

MATLAB/Simulink erfolgen.

Arduino-Systeme können direkt über MATLAB/Simulink programmiert zu werden und die

Prozessdaten direkt dorthin zurückspielen und visualisieren. Darüber hinaus existieren

bereits diverse Erweiterungen (Shields). Ziel dieser Arbeit ist es, die Tauglichkeit des

Arduino Due (in Abbildung 2 dargestellt) als Standard-Laborversuch-Plattform zu unter-

suchen und anhand zweier Laborversuche (Lichtintensitätsregelung und DC-Motor) zu

demonstrieren.

Ergebnisse früherer Studienarbeiten stehen für die Arduino-Programmierung und die

Motorregelung zur Verfügung. Soweit erforderlich, sind Modifikationen und eine Optimierung

(Auswahl&Test verfügbarer Shields sowie ggf. Erstellung&Test eigener Anpassplatine(n))

durchzuführen und zu dokumentieren.

Abbildung 2: Arduino Due-Basisplatine (Bildquelle: Bildquelle: https://www.reichelt.de/arduino-due-at91sam3x8e-microusb-arduino-due-p130169.html)

Hauptaufgabenpakete

Einarbeitung, Inbetriebnahme, Programmierung und Datenauslese über Simulink

Test und Bewertung der onboard A/D-Wandler sowie ggf. analoge Signalvorver-

arbeitung (Pegelanpassung, Filterung):

Test und Bewertung (sowie ggf. Pegelanpassung) des onboard D/A-Wandlers

Ggf. Auswahl/Entwurf geeigneter A/D- oder D/A-Alternativen

Inbetriebnahme mit 2 Laborversuchen (Lichtintensitätsregelung, DC-Motor)

Untersuchung von Data-Logging-Möglichkeiten

Austesten der Leistungsgrenzen des Systems (Abtastrate etc.) und Bewertung

Systemoptimierung

Dokumentation

Die Arbeit findet im Labor für Regelungstechnik statt (C033 oder D007).

Thema 14

https://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=imgres&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwi4mpeJyv7nAhURKewKHcU6BggQjRx6BAgBEAQ&url=https%3A%2F%2Fwww.reichelt.de%2Farduino-due-at91sam3x8e-microusb-arduino-due-p130169.html&psig=AOvVaw2sv-30hjwLyTrK5RsPmDdJ&ust=1583334303353165

Studienarbeit (Institut für Kommunikationstechnik) Sommersemester 2020

Prof. Dr. Roland Münzner Eberhard-Finckh-Straße 11 89075 Ulm

Raum P01 Tel. 0731/50-28337 [email protected]

Entwurf und Realisierung eines universell einsetzbaren Prüflings für die Analyse und Entstörung von Netzoberschwingungen

Die pulsförmige Stromaufnahme von Gleichrichterschaltungen und der mit ihr einhergehende Oberschwingungsgehalt des aus dem Versorgungsnetz entnommenen Stromes führen aufgrund des Spannungsabfalls an der Netzinduktivität zu nicht unerheblichen Verzerrungen der Netzspannung [1,2,3]. Diese Verzerrungen führen zu vielfältigen Problemen im Versorgungsnetz. So verhindern sie z.B. die Erkennung der Netzfrequenz oder die Erkennung von Rundsteuersignalen im Versorgungsnetz. Weiterhin gehen diese Oberschwingungen in der Regel mit einem erheblichen Blindstromanteil einher. Daher ist der Oberschwingungsgehalt des von Verbrauchern aufgenommenen Netzstromes durch normative Vorgaben [4,5] bereits für Verbraucher mit relativ geringer Leistungsaufnahme beschränkt und es sind entsprechende Entstörmaßnahmen zur Begrenzung des Oberschwingungsgehalts von am Netz betriebenen Verbrauchern vorzusehen. Im Rahmen dieser Studienarbeit soll für Laborübungen zur Vorlesung EMV von Systemen im Masterstudiengang Elektrische Energiesysteme und Elektromobilität ein repräsentativer Prüfling für die Analyse und Entstörung von Netzoberschwingungen entwickelt werden. Die besondere Herausforderung besteht dabei darin, dass – um die Sicherheitsanforderungen im Rahmen der angestrebten Laborübungen möglichst gering zu halten – der Prüfling an einem 50Hz Labornetz mit Netzspannung im Schutzkleinspannungsbereich betrieben werden soll. . Arbeitsinhalt und Ziele der Studienarbeit

Einarbeitung in die Problematik der Netzoberschwingungen und ihrer Entstörung [1,2,3].

Analyse der grundsätzlichen Möglichkeiten zur Auslegung eines Prüflings für die Analyse und Entstörung vonNetzoberschwingungen bei Betrieb an einem 50Hz Labornetz mit Netzspannung im Bereich derSchutzkleinspannung.

Auslegung des Prüflings für die Analyse und Entstörung von Netzoberschwingungen:– Auslegung (einschließlich Bauteilauswahl) und Simulation (LTSPICE) der Gleichrichterschaltung bei Wahl

einer geeigneten Last,– Auslegung (einschließlich Bauteilauswahl) und Simulation geeigneter Entstörmaßnahmen mittels

Serieninduktivität, parallel geschalteter Serienschwingkreise (Saugkreise) und Power Factor Correction[3,6,7]

Schaltungsentwicklung und Layout für den Prüfling mittels CADSOFT Eagle.

Aufbau und Inbetriebnahme des Prüflings.

Verifikation des Prüflings und Charakterisierung der vom Prüfling erzeugten Netzoberschwingungen imunentstörten und entstörten Fall.

Literatur

[1] H.W. Ott, Electromagnetic Compatibility Engineering, John Wiley & Sons, 2009 [2] T. Williams, EMC for Product Designers, Newnes, 2007 [3] R. Münzner, Th. Kolb, Elektromagnetische Verträglichkeit, Manuskript zur Vorlesung an der THU, 2019[4] IEC, DIN EN 61000-2-2/A2:2018-05 – Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Teil 2-2: Umgebungsbedingungen - Verträglichkeitspegel für

niederfrequente leitungsgeführte Störgrößen und Signalübertragung in öffentlichen Niederspannungs-Versorgungsnetzen, 2018[5] IEC, DIN EN 61000-3-2:2015-03 – Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) - Teil 3-2: Grenzwerte - Grenzwerte für Oberschwingungsströme

(Geräte-Eingangsstrom

Studienarbeit (Institut für Kommunikationstechnik) Sommersemester 2020

Prof. Dr. Roland Münzner Eberhard-Finckh-Straße 11 89075 Ulm

Raum P01 Tel. 0731/50-28337 [email protected]

Entwicklung eines Microwave Front-End-Moduls für den FDD-Betrieb bei 5.8 GHz

So genannte Front-End-Module (FEM) bilden, als eine Kombination von Low Noise Amplifier (LNA) für den Empfangszweig und Power Amplifier (PA) für den Sendezweig, zentrale Bausteine für die Realisierung moderner Funkmodule, z.B. für den Einsatz in Mobilfunk- oder WLAN-Geräten. Häufig werden FEMs heute als so genannten Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMICs) realisiert. Andererseits stellt ein diskret realisiertes FEM eine sehr attraktive Baugruppe dar, um das Zusammenwirken verschiedener Entwurfs-, Simulations- und Charakterisierungsmethoden im Rahmen von Lehrveranstaltungen der Mikrowellentechnik praktisch zu vermitteln. Als Grundlage für eine Reihe von Laborversuchen im Rahmen der Vorlesung Anwendungsorientierte Mikrowellentechnik wurde daher im Rahmen einer Bachelorarbeit [1] ein FEM für den Frequency Division Duplex (FDD) Betrieb im Frequenzbereich von 5.5 bis 6 GHz und mit einer Bandbreite von mindestens 20MHz für den Sende- und für den Empfangszweig entworfen und simuliert sowie ein erstes Labormuster des LNA realisiert und charakterisiert. Im Rahmen einer Studienarbeit [2] wurde der PA-Entwurf aus [1] anhand einer Simulation in Keysight ADS weiterentwickelt. Im Rahmen dieser Studienarbeit soll zunächst der Entwurf des PA in ein Layout überführt, simuliert und optimiert werden. Auf Basis dieser Ergebnisse soll ein Prototyp für den PA aufgebaut und charakterisiert werden. Anschließend sollen – nach Entwicklung eines geeigneten Diplexers und gegebenenfalls nach einer Optimierung des PA-Hardwareprototpyen – der LNA aus [1] und der im Rahmen dieser Studienarbeit entwickelte PA in ein FEM überführt werden.

Arbeitsinhalt und Ziele der Studienarbeit

Einarbeitung in den Entwurf und die Simulation von PAs für den Mikrowellenbereich unter Verwendung von S-Parametern und Groß-Signal Modellen der eingesetzten Transistoren.

Verifikation und Optimierung des in [2] entwickelten PA mittels HF-Simulationen (S-Parameter und HarmonicBalance Analyse) in Keysight ADS.

Erstellung von Schaltplan und Layout für einen ersten Prototypen des PA und EM-Co-Simulation (Feldsimulationin ADS Momentum unter Einbeziehung der Modelle für die konzentrierten Bauteile) der PA-Gesamtschaltung.

Aufbau und Inbetriebnahme des PA.

Charakterisierung der Klein-Signal- und der Groß-Signal-Eigenschaften des PA, insbesondere der S-Parameter,des 1dB-Kompressionspunkts und der Intercept-Punkte zweiter und dritter Ordnung.

Entwurf eines geeigneten Diplexers für den FDD-Betrieb des FEM und Simulation des Diplexers in Keysight ADS.

Erstellung von Schaltplan und Layout für das gesamte FEM.

Aufbau eines ersten Prototypen für das FEM und dessen grundsätzliche HF-Charakterisierung.

Literatur

[1] M. Bosch, Entwicklung eines rauscharmen Eingangsverstärkers und eines Leistungsverstärkers für ein Front-End Modul im C-Band, Bachelorarbeit, Hochschule Ulm, Sommersemester 2018

[2] J. Wieland, Entwurf und Simulation eines breitbandigen 2.5W HF-Leistungsverstärkers für 5.8 GHz, Studienarbeit, Technische Hochschule Ulm, Sommersemester 2019

[3] G. Gonzales, Microwave Transistor Amplifiers, Analysis and Design, Prentice Hall, 1996[4] A. Grebennikov, RF and Microwave Power Amplifier Design, Electronics, 2015

LNA

PA

Thema 16


Studienarbeitzur

Entwicklung einer digitalen Kommunikation auf Basisdes CAN-Bus für einen elektrisch autonomen

Rennwagen

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Michael SchlickAnsprechpartner: Karl Wiesmayer

Allgemeines

Das Formula Student Team der THU befindet sich aktuell in der Entwicklung des erstenelektrisch autonomen Rennwagens für die Formula Student Driverless. Dabei richtet sichdie Entwicklung nach dem Reglement der Formula Student Germany.Mit dem Umstieg auf einen elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit autonomen System,steigen sowohl die elektrischen, als auch die rein mechanischen Sicherheitsanforderun-gen stark. Die steigende Systemkomplexität bringt außerdem neue Anforderung an dieFahrzeugkommunikation mit sich. Auf Basis des CAN-Bus soll eine kommunikativeGrundstruktur zwischen den betroffenen elektrischen Komponenten unter Berücksichit-gung folgender Ziele entworfen werden:

Ziele des Projekts

• Definition der Rahmenbedingungen

• Definition der CAN-Interfaces aller beteiligten Baugruppen unter Berücksichtigungder Sicherheitsanforderungen

• Validierung der theoretischen Busauslastung durch Ergebnisse einer Bussimulation

• Hardwareentwurf eines universellen CAN-Interfaces

Karl Wiesmayer [email protected] Tel.: +4915254113100

Thema 17

Studienarbeit im IAS / Labor Mikrocomputertechnik Sommersemester 2020

Prof. Dr. Michael Schlick

Entwicklung eines LoRa-fähigen IoT-Fahrradschloss

Abstract

Die THU ist Partner der Stadt Ulm im Forschungsprojekt Zukunftsstadt Ulm 2030 im Bereich Mobilität. Dabei sollen Mobilitätsdaten der Stadt in unterschiedlichen Bereichen gesammelt und ausgewertet werden um so eine Verbesserung der Mobilitätsstruktur für die Bürger zu schaffen. Unter anderem soll auch ein auf der LoRa-Funktechnologie basierendes Community-Bikesharing erprobt werden um das Mobilitäts-Angebot in Ulm zu verbessern und den ÖPNV zu ergänzen. Auf dem Markt gibt es bereits einige Fahrradschlosssysteme, die mittels Bluetooth Low Energy (BLE) ein Bike-Sharing anbieten können. Besonders in Bezug auf die Standortbestimmung der einzelnen Räder sowie einer Möglichkeit zur Fernsteuerung können diese Systeme die nötigen Anforderungen nur schlecht oder gar nicht erfüllen. In diesem Projekt soll daher wissenschaftlich erprobt werden ob diese Funktionen auf Basis von LoRa und BLE abgedeckt werden können.

Projektbeschreibung

Mit Hilfe unserer Forschungsgruppe, bisherigen Studien- und Projektarbeiten und den Projektpartnern der Stadt Ulm (u.a. Verschwörhaus Ulm, https://radforschung.org/, https://radforschung.org/log/verkehrswende-selber-hacken/ , https://www.ulm.de/leben-in-ulm/digitale-stadt/openbike ) wurden bisher schon einige Elemente des Projekts realisiert. In dieser Studienarbeit soll es nun darum gehen einen bestehenden Prototypen-Aufbau eines selbst entwickelten IoT-Fahrradschloss um zusätzliche Funktionalitäten zu erweitern und zu einem im Testbetrieb funktionsfähigen Vorserienprodukt zu entwickeln. Ziel ist es, dass die Dienst-E-Bikes der THU damit ausgestattet werden und einer geschlossenen Benutzergruppe für den Testbetrieb zur Verfügung stehen.

Konkret soll eine externe, mobile Box mit Platine entwickelt werden die mittels GPS und LoRa, Standortdaten an eine Datenbank sendet und speichert. Diese Box muss am Fahrrad befestigt werden und sollte Einwirkungen von außen Stand halten können. In einem weiteren Schritt soll dann eine Bluetooth-Steuerung für ein intelligentes Schloss implementiert werden. Das Schloss stammt von dem Start-Up Unternehmen haveltec und wird wie alle weiteren Materialien von der Hochschule zur Verfügung gestellt. Im Fokus stehen im Besonderen die Funktionen der Platine sowie das Gehäuse der Box und ein Energiesystem. In diesem Projekt sollen außerdem alle Schritte einer Produktentwicklung abgedeckt werden, wie sie auch in der Industrie zu finden sind.

Für das Projekt werden folgende Fähigkeiten benötigt: - Programmiersprache C und im speziellen Embedded C Programmierung- Erfahrung mit Mikrocontrollern- Wünschenswert sind auch erste Erfahrungen mit Bluetooth und Bluetooth Schnittstellen

Thema 18

https://radforschung.org/https://radforschung.org/log/verkehrswende-selber-hacken/https://www.ulm.de/leben-in-ulm/digitale-stadt/openbike

Studienarbeit SS 2020 03.03.20

Entwicklung, Aufbau und Test einer Mikrocontroller basierten BLDC-Motorsteuerung mit

LC-Touchscreen-Display

Basierend auf vorangegangenen Studienarbeiten soll im Rahmen dieser Arbeit eine universelle

BLDC-Motorsteuerung entwickelt, aufgebaut, programmiert und getestet werden.

Kern der Steuerung ist der ARM basierte Mikrocontroller nRF52 von Nordic Semiconductor, der

bereits mehrfach in vorangegangenen unterschiedlichen Studienarbeiten eingesetzt wurde.

Der Mikrocontroller verfügt über die notwendigen PWM-Hardware-Module und kann mit dem

ebenfalls bereits verwendeten Display über ein Zweidrahtinterface kommunizieren.

Über Brückenschaltungen, die von einer früheren Studienarbeit übernommen werden können, soll

der BLDC-Motor wahlweise mit rechteckförmigen, trapezförmigen oder sinusförmigen Spannun-

gen angesteuert werden. Die Frequenz der Ansteuerung soll in einem möglichst weiten Bereich frei

einstellbar sein.

Ebenso soll die Reihenfolge der Ansteuerung der drei Halbbrückenschaltungen umkehrbar sein, so

dass Rechts- und Linkslauf des Motors wählbar ist.

Die induzierten Spannungen an den jeweils nicht angesteuerten Statorspulen sollen mittels des im

Mikrocontroller integrierten A/D-Umsetzers zur Lagebestimmung des Motors durch die Steuersoft-

ware ausgewertet werden.

Zur Aufbereitung der induzierten Spannungen sind dazu entsprechende Operationsverstärkerschal-

tungen zu entwickeln.

Um die Software bereits parallel zur Hardware-Entwicklung erstellen und testen zu können, stehen

nRF52-Development-Kits und eine bereits existierende nRF52 gesteuerte Brückenschaltung zur

Verfügung.

Die Tätigkeiten im Einzelnen:

Entwicklung der Schaltung inklusive Mikrocontroller-Steuerung, DC-DC-Wandler,

Brückentreiber, Halbbrücken und eventuell weiterer Schutzbeschaltungen (z.B. Strombe-

grenzung),

Entwurf eines zweilagigen Testboards mit EAGLE,

Programmierung des Mikrocontrollers zur Ansteuerung der Brückenschaltung sowie zur

Kommunikation mit dem Touchscreen-LC-Display,

Aufbau, Inbetriebnahme und Test der Schaltung,

vollständige Dokumentation der Ergebnisse.

Prof. Dr. Lothar Schmidt Raum: P102Eberhard-Finckh-Straße 11 Tel: 07 31 - 50 - 2 83 3889075 Ulm [email protected]

Thema 19

Studienarbeit SS 2020 03.03.20

Entwicklung, Aufbau, Programmierung und Test eines

universellen E-Paper Türschilds

Für ein universelles E-Paper Türschild soll eine batteriebetriebene, extrem leistungsarme elektroni-

sche Steuerschaltung entwickelt, aufgebaut, programmiert und getestet werden. Dabei soll die Steu-

erelektronik folgende Funktionen ermöglichen:

Erzeugung aller notwendigen Spannungen aus einer möglichst kleinen Batterie (eventuell

Knopfzelle CR2032),

Auswahl des Anzeigetextes mittels menügesteuerter, kontextabhängiger Funktionstasten,

Ansteuerung des E-Paper-Displays,

Kommunikation und Remote-Steuerung über Bluetooth.

Die Studienarbeit kann teilweise auf Hard- und Software früherer Studienarbeiten aufbauen, so dass

Teilschaltungen und Softwaremodule mit entsprechenden Anpassungen wiederverwendet werden

können.

Besonderer Augenmerk sollte auf die Leistungsarmut gelegt werden, so dass ein typischer Betrieb

über mindestens 1 Jahr mit einer möglichst kleinen Batterie möglich ist.

Um die Software bereits parallel zur Hardware-Entwicklung erstellen und testen zu können, stehen

nRF52-Development-Kits zur Verfügung.

Die Aufgaben im Einzelnen:

Auswahl geeigneter elektronischer Komponenten,

Entwicklung der Schaltung,

Entwurf eines zweilagigen Testboards mit EAGLE,

Entwicklung der Steuersoftware für den ARM-basierten Mikrocontroller mit Keil µVision,

Aufbau, Inbetriebnahme und Test der Schaltung,

vollständige Dokumentation der Ergebnisse.

Prof. Dr. Lothar Schmidt Raum: P 102Eberhard-Finckh-Straße 11 Tel: 07 31 - 50 - 2 83 3889075 Ulm [email protected]

Thema 20

Studienarbeitzur

Entwicklung des elektrischen Sicherheitskonzepts füreinen Formula Student Driverless Rennwagen

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Lothar SchmidtAnsprechpartner: Karl Wiesmayer

Allgemeines

Wir, das Formula Student Team der THU befinden uns aktuell in der Entwicklung unseresersten autonomen elektro Rennwagens für die Formula Student Driverless. Dabei richtenwir uns nach dem Reglement der Formula Student Germany.Mit dem Umstieg auf ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit autonomen System steigensowohl die elektrischen, als auch die rein mechanischen Sicherheitsanforderungen stark.Deshalb müssen vor allem die elektrischen Schutzfunktionen grundlegend überarbeitetwerden.

Ziele des Projekts

• Entwurf des Gesamtsystemlayouts undAnordnung der Komponenten

• Hardwareentwurf einer Platine zurÜberwachung des HV-Systems

• Konzeptionierung und Dimension-ierung des Notauskreises

• Entwicklung einer Hardwareschaltungzum Verriegeln nach bestimmtenFehlerereignissen

Abb. 2: Notausschalter als relevanteSicherheitskomponente

Abb. 1: Beispiel für bisherigeSicherheitsplatine

Karl Wiesmayer [email protected] Tel.:015254113100

Thema 21

Studienarbeit / Projektarbeit SS 2020

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Aufbau und Inbetriebnahme eines Multi-Kamera-Systems mittels einer SoC-

Entwicklungsplattform

Eine aktuelle Forschungsarbeit an der THU befasst sich mit der Umsetzung eines Multi-Kamera-Systems. Dabei sollen die

Bilddaten mehrerer Kameras aufgezeichnet und in Echtzeit zu einem Bild zusammengefasst werden. Im Folgeschritt (nicht

Teil dieser Arbeit) wird das entstandene Bild in eine Cloud gesendet, wo eine Objekterkennung stattfinden soll. Ziel dieser

Studienarbeit ist es, ein System für die Echtzeit-Bildfusionierung aufzubauen und die Echtzeitfähigkeit zu validieren.

Für die Umsetzung hat sich die Technische Hochschule Ulm ein Renesas R-Car H3 Entwicklungssystem angeschafft (siehe

Abbildung unten). Dieses System bietet unter anderem die Möglichkeit Bilder mehrerer Kameras zu stitchen (fusionieren)

und so ein Panoramabild in Echtzeit zu generieren. Durch die Systemstruktur des Bausteins besteht zusätzlich die

Möglichkeit Video-Signalverarbeitung, wie z.B. Objekterkennungsalgorithmen, umzusetzen. Geplant ist ein Toolkit mit

Objekterkennungsalgorithmen vom Hersteller innerhalb der nächsten Zeit zu erwerben und dessen Untersuchung in die

Studienarbeit miteinzubeziehen.

Die Aufgaben:

Einarbeitung in das bestehende FPGA-basierte Projekt

Einarbeitung in das Renesas R-Car H3 System

Aufbau und Inbetriebnahme des Systems mit drei Kameras

Messung der Einflüsse verschiedener Konfigurationen auf die

Systemzeit und Leistungsaufnahme

o Literaturrecherche welche Stitching-Algorithmen gibt es

und welche sind mit dem R-Car H3 realisierbar?

o Welche Konfigurationsmöglichkeiten bietet das System?

o Wie wirken sich diese auf die Übertragungszeit des

Systems aus?

o Welche Leistungsaufnahme hat das System für die verschiedenen Konfigurationen?

Validierung des aufgebauten Messsystems in Bezug auf Stabilität und Verfügbarkeit

Rückschlüsse anhand der Entstandenen Messungen auf die Zuverlässigkeit und Echtzeitfähigkeit des Systems

ziehen

Ggf. Implementierung und Inbetriebnahme der vom Hersteller zur Verfügung gestellten

Objekterkennungsalgorithmen

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. A. Terzis, [email protected]

Quellen: 1. A. Terzis (ed.): „Handbook of Camera Monitor System” - The Automotive Mirror-Replacement Technology based on ISO 16505”, Springer

International Publishing, 2016. 2. Johannes Schäfer: “Hybrid Image Processing Architecture on MPSoC-Basis for Cloud-based Camera-Monitor-Systems”, Bachelorarbeit,

THU, 2019 3. International Organization for Standardization, ISO 16505:2015 Road vehicles — Ergonomic and performance aspects of Camera Monitor

Systems — Requirements and test procedures, 2015.4. UN Regulation No. 46, Uniform provisions concerning the approval of devices for indirect vision and of motor vehicles with regard to the

installation of these devices, Addendum 45 – Regulation No. 46 Revision 6, 11 July 2016.

Thema 22

Studienarbeit / Projektarbeit SS 2020

Seite 1 von 1

Untersuchung der Einflüsse einer Videocodierung auf Objekterkennungsalgorithmen

Eine aktuelle Forschungsarbeit an der THU befasst sich mit der Echtzeitbildverarbeitung in einer Cloud mittels FPGA-

Boards. Dabei werden Bilddaten in einem lokalen System aufgezeichnet, durch unterschiedliche Videocodierungs-

verfahren komprimiert und per UDP-Stream in eine emulierte Cloud gesendet. In der Cloud sollen die Daten durch

ausgewählte Objekterkennungsalgorithmen ausgewertet werden. Die Videocodierung erfolgt derzeit unter Verwendung

der Hardware-Blöcke in einem Xilinx MPSoC-FPGA-Baustein.

Für die Untersuchung wurde ein Objekterkennungsalgorithmus für die Erkennung von Fahrzeugen bei Nacht bereits in

Matlab implementiert. Bei Nacht werden Fahrzeuge in einem Kamerabild nur als Punktlichtquellen dargestellt (siehe Bild

unten). Lediglich die Scheinwerfer der Fahrzeuge sind als heller Punkt in einem sonst, überwiegend, dunklen Bild

hervorgehoben. Einfache Komprimierungsverfahren mitteln diese hellen Punkte meist weg, wodurch die kompletten

Informationen in diesem Szenario verloren gehen würde. Um ein wegfallen der Informationen zu vermeiden sollen

verschiedene Videocodierungsverfahren mit deren Konfigurationsmöglichkeiten validiert werden. Ziel ist es, anhand

zweier Komprimierungsverfahren mit unterschiedlichen Konfigurationen den Einfluss der Komprimierung auf die

Objekterkennung zu untersuchen.

Die Aufgaben:

Einarbeitung in das bestehende FPGA-basierte Projekt

Einarbeitung in den bestehenden Objekterkennungs-

algorithmus für Punktlichtquellen und Optimierung

Literaturrecherche zum Thema Echtzeitvideokomprimierung

o Welche Komprimierungsverfahren gibt es in SW und

welche in HW?

o Welche relevanten Konfigurationsmöglichkeiten

existieren für diese Verfahren?

o Welche dieser Verfahren sind im Projekt umsetzbar?

Erstellung von Datensätzen für verschiedene Algorithmen mit unterschiedlichen Konfigurationen

Auswertung des entstandenen Datensatzes

Rückschlüsse ziehen auf den Einfluss der Videokomprimierung auf die Objekterkennung

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. A. Terzis, [email protected]

Quellen: 1. A. Terzis (ed.): „Handbook of Camera Monitor System A. Terzis s - The Automotive Mirror-Replacement Technology based on ISO 16505”,

Springer International Publishing, 2016.2. Johannes Schäfer: “Hybrid Image Processing Architecture on MPSoC-Basis for Cloud-based Camera-Monitor-Systems”, Bachelorarbeit,

THU, 2019. 3. Ian Riera Smolinska: “Conceptual approach for the implementation of a Camera data processing algorithm on a Xilinx FPGA in VHDL”, THU

2019.

Thema 23

Studienarbeit

Nao kennenlernen und einsetzen

Der Nao ist aktuell der beliebteste humanoide Roboter für den Ausbildungsbereich. Seine Sensorik, Aktorik sowie verschiedene Funktionsbibliotheken machen ihn schnell einsetzbar. In dieser Studienarbeit soll ein Nao-Roboter in Betrieb genommen werden und verschiedene Szenarien programmiert werden, in denen Nao mit seiner Umwelt interagiert. Die Szenarien können sein: Servicekraft: Nao fragt einen Kunden nach seinem Wunsch und bringt das gewünschte Produkt Spiel: Nao spielt Bingo mit Menschen

Auch andere, selbst überlegte Szenarien sind möglich

Teilaufgaben - Inbetriebnahme des Roboters- Testen der Programmierschnittstelle Choregraphe- Einarbeitung in die C++ (oder Python) Schnittstelle für Nao- Definition der Zielszenarien- Umsetzen der Szenarien

Voraussetzungen: Spaß am Programmieren, Kenntnisse in C++ oder Python

Betreuung der Arbeit: Prof. Dr. M. von Schwerin

bei Informationsbedarf oder Fragen bitte melden unter [email protected]

Thema 24


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Bank_SA_SS20_Drohne_E6_P1ET 6Ansteuerung und Regelung eines Quadrocopters für den Transport von Lasten

Bank_SA_SS20_Roboterarm_E6_P2ET 6Regelung eines balancierenden Stabes mit Hilfe eines Roboterarms

Boeker_SA_SS20_IoT-Hochbeet_E6Derr_SA_SS20_Adaptiver_Beamformer_E6Derr_SA_SS20_Ethernet_Labornetz_E6Derr_SA_SS20_AD-DA_E6_P3Goelz_SA_SS20_EnergyHarvesting_E6Goelz_SA_SS20_Torque_E6Lux_SA_SS20_Arduinoregelungen_E6_P3Lux_SA_SS20_Eselsbrücken_E6_P2Lux_SA_SS20_MultiPurposeControlPlatform_E6_P1Muenzner_SA_SS20_Netzoberschwingungen_E6_P1Muenzner_SA_SS20_RF_Front-End_Modul_E6_P2Schlick_SA_SS20_CAN-Einstein_E6Schlick_SA_SS20_IoT-Fahrradschloss_E6Schmidt_SA_SS20_BLDC-Motorsteuerung_E6Schmidt_SA_SS20_E-Paper_Türschild_E6Schmidt_SA_SS20_Sicherheit-Driverless-Einstein_E6Terzis_SA_SS20_Multi-Kamera-System_E6_P2Terzis_SA_SS20_Objekterkennungsalgorithmen_E6_P1vonSchwerin_SA_SS20_Nao_E6

Projektarbeit im Labor Regelungstechnik im Sommersemester 2020 · Die Echtzeitdatenverarbeitung...

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