Schwerpunkt Advanced Mechatronics (SP 1) · Stereo-Deflektometrie Prüfzelle für Stereo-...

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

KARLSRUHER INSTITUT FÜR TECHNOLOGIE (KIT)

www.kit.edu

Schwerpunkt Advanced Mechatronics (SP 1)Koordinator: Markus Reischl

Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI)2

Warum Advanced Mechatronics?

1. Schlüsseltechnologie für die Entwicklung innovativer Produkte (leichter, billiger, neue Funktionen, usw.)

2. Lernen des Zusammenspiels von Mechanik, Elektronik, Messtechnik, Regelungstechnik und Informatik

3. Insbesondere Kenntnis moderner Datenverarbeitung und Modellierung zur Steuerung von Maschinen

4. Schaffung von Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Einflussnahme

5. Wichtige Kenntnisse für branchen-übergreifende Berufschancen

CI FUZZY_A2 | R. Mikut | IAI

0 200 400 600 800 1000 1200-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

0.15

0.2

Markus Reischl, SP1, Advanced Mechatronics


Informationsverarbeitung durch Computational Intelligence…

g1

g2

gw

⊗ Aktivierungs-

funktion

Gewichte

Ver- knüpfung

e1

e2

ew

künstliches Neuron

a

g0

zn

Eingabe- schicht

Ausgabe- schicht

Zwischen- schichten

Ein-gänge

g1

g2

gw

⊗

g0

x1

x2

xs

µ(y=1)

Aus-gang

µ(y=K)

α=1 α=αmax 1


… oder Deep Learning (YOLO9000)



Beispiel: Charakterisierung der Fahrbahnbeschaffenheit

Straßenbauamt: Mangelhafte StraßenzuständeZiel:

gezielte und kostenoptimierte WartungAnpassung der Fahrzeugparameter und Warnmeldungen

Idee: Klassifikation der Beläge und Unebenheiten mitBeschleunigungsmesserGyroskopGPS

entsprechend z.B. Anpassung von Fahrwerkseigenschaften

Asphalt Beton Kopfsteinpflaster



Beispiel: alternative Steuerung von Rollstühlen

TELMYOS:Telemetrische Mensch-Maschine-Schnittstelle durch Ohr-MuskulaturElektrische Muskelaktivität am Ohr wird zur Steuerung eines Rollstuhls bei gelähmten Personen benutztSignalfluss:

Auch hier Zusammenspiel von Sensorik, Aktorik, Informationsverarbeitendem System und dem Grundsystem



Beispiel: Handprothesensteuerung

Fluidische künstliche Hand:15 flexible FluidaktorenBeugung jedes Fingers bis zu 180 GradFlexibles Handgelenk mit bis zu 30 Grad BeugungInformationsverarbeitung durch MikrocontrollerSignalaufnahme durch:

Bioelektrische Sensoren am MenschKraftsensoren in der künstlichen Hand



Optische Inspektion und Bildverarbeitung:

Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop mit geführter Augenbewegung

Spurenzählsystem zur automatischen Auswertung

Bestimmung der Kernspuren mit Bildverarbeitung in einem Mosaikbild

Verfahren zur großflächigen Abbildung der Nerven in der Augenhornhaut

Auswertung von Radondetektoren

Optische Inspektion für funktionelles Drucken

CAD-gestützte Prüfung der Leiterbahnen Prüfung der Planarität der Folien mit Stereo-Deflektometrie

Prüfzelle für Stereo-DeflektometrieBerechnete Tiefenkarte

Leiterbahnunterbrechung, erkannt durch Bildverarbeitung

Analyse der Leiterbahnbreite mit Bildverarbeitung

Mosaikbild, erstellt aus 2600 Einzelaufnahmen



Mechatronische Prozessmodule für die Photonikproduktion:


Module zur hochpräzisen Positionierung von photonischen Komponenten (Identifikation, Manipulation)Hochpräzise selektive Dosierung von optisch funktionalen Fluiden unter visueller Überwachung

Aufbau von photonischen Multi-Chip-Modulen auf Basis neuartiger Prozesse: Kombination sensorischer (optisch und taktil) Information mit Ansteuerung hochpräziser Aktoren unter Einbeziehung von unterschiedlichen physikalischen Effekten


Lernziele (im Detail)

Der Schwerpunkt Advanced Mechatronics bietet eine breite interdisziplinäre Ausbildung der Studierenden und befähigt sie zur ganzheitlichen Lösung von Aufgabenstellungen der Mechatronik, die im Wesentlichen folgende Fachgebiete miteinander in Verbindung bringt:

RegelungstechnikMesstechnik und Signalverarbeitungmathematische Verfahren

Studierende des Schwerpunkts kennen die zukunftsorientierten Verfahren des modernen Ingenieurs. Sie haben die Fähigkeit zur individuellen, kreativen Lösung komplexer Probleme mit interdisziplinär anwendbaren Mitteln insbesondere unter Berücksichtigung moderner, rechnergestützter mathematischer Methoden.

CI FUZZY_A10 | R. Mikut | IAI Markus Reischl, SP1, Advanced Mechatronics


Wahlmöglichkeiten:

Im Bachelor:Nicht wählbar

Im Master:Als Teil folgender Vertiefungsrichtungen wählbar:

Allgemeiner Maschinenbau (MB), Schwerpunkt 1 oder 2Energie- und Umwelttechnik (E+U), Schwerpunkt 2Fahrzeugtechnik (FzgT), Schwerpunkt 2Mechatronik und Mikrosystemtechnik (M+M), Schwerpunkt 1 oder 2Produktentwicklung und Konstruktion (PEK), Schwerpunkt 2Produktionstechnik (PT), Schwerpunkt 2Theoretischer Maschinenbau (ThM), Schwerpunkt 2

Nicht wählbar in folgenden Vertiefungsrichtungen:Werkstoffe und Strukturen für Hochleistungssysteme (W+S)

Zusätzliche Informationen finden Sie im elektronischen Schwerpunktplaner (http://www.mach.kit.edu/1555.php) und in den entsprechenden Modulhandbüchern (http://www.mach.kit.edu/1572.php)


http://www.mach.kit.edu/1555.phphttp://www.mach.kit.edu/1572.php


Voraussetzungen und Hinweise

Empfohlene Wahlpflichtfächer:2105011 Einführung in die Mechatronik2106014 Datenanalyse für Ingenieure2137308 Machine Vision2105014 Mechatronik-Praktikum24152 Robotik I210xxxx Moderne Regelungskonzepte I-III

Eignet sich besonders gut zur Vertiefung vorher erworbener Kenntnisse (z.B. aus dem Bachelor!)

CI FUZZY_A12 | R. Mikut | IAI Markus Reischl, SP1, Advanced Mechatronics


Lehrveranstaltungen im Schwerpunkt Advanced Mechatronics:

Auszug aus dem Modulhandbuch (für eventuelle Ergänzungen oder Änderungen bitte das aktuelle Modulhandbuch http://www.mach.kit.edu/1572.php aufrufen)

K: Kernfach, E: Ergänzungsfach, P: Praktikum


http://www.mach.kit.edu/1572.php

Foliennummer 1Warum Advanced Mechatronics?Informationsverarbeitung durch Computational Intelligence…… oder Deep Learning �(YOLO9000)Beispiel: Charakterisierung der FahrbahnbeschaffenheitBeispiel: alternative Steuerung von RollstühlenBeispiel: HandprothesensteuerungOptische Inspektion und Bildverarbeitung:Mechatronische Prozessmodule für die Photonikproduktion:Lernziele (im Detail)Wahlmöglichkeiten:Voraussetzungen und HinweiseLehrveranstaltungen im Schwerpunkt �Advanced Mechatronics:

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