Technische Universität Dresden

Beachten Sie bitte auch die aktuellen Angebote vor dem Raum BAR II/26 oder fragen Sie die Arbeitsgruppenleiter nach möglichen Themen!

Arbeitsgruppe Entwurfsautomatisierung

Vergleich von Systemen zur Distanzmessung mit mmWave-Radarsensoren
Im Bereich der Bauwerksüberwachung wird zunehmend auf mmWave-Radarsensorik zurückgegriffen, um an Gebäuden robuste, akkurate und outdoor-taugliche Messungen bei gleichzeitig hoher Auflösung durchzuführen. Dabei stehen sowohl Langzeitmessungen als auch kurzzeitige Belastungstests gleichermaßen im Fokus der Untersuchungen. Für derartige Messaufgaben kommen verschiedene Frequenzbereiche in Frage, die allesamt in Bezug auf Reichweite, Auflösung und Energieeffizienz Vor- und Nachteile mit sich bringen. Dementsprechend werden am Markt unterschiedliche Lösungen angeboten, deren grundlegende Evaluation und Charakterisierung Ziel dieser studentischen Arbeit sein soll. Hierbei steht die Entwicklung eines universellen Prüfstands im Mittelpunkt, mit dessen Hilfe wiederholbare Messungen an unterschiedlichen Radarsystemen durchgeführt werden können.

Autarke Langzeitüberwachung von Bauwerken
Für die langfristige Vermessung kritischer Infrastruktur sind Messsysteme notwendig, die einmalig und ohne komplexe Einrichtungsvorgänge an Bauwerken angebracht werden können und fortan eigenständig Messwerte aufzeichnen und auf Anfrage zur Verfügung stellen. Bestehende mmWave-Radarsensoren erfüllen bereits bezüglich ihrer Genauigkeit und Robustheit die geltenden Anforderungen, wiesen jedoch für einen produktiven Einsatz hinsichtlich Energiemanagement und situationsabhängiger Messvorgänge Optimierungspotential auf. In einer studentischen Arbeit sollen nun Ansätze für autarke Messsysteme auf Basis von bestehender mmWave-Messtechnik evaluiert werden.

Arbeitsgruppe Entwurf elektronischer Systeme

Driftvermeidung von IMU-gestützten Systemen für die Indoor-Positionsbestimmung
Bei sicherheitskritischen industriellen Montageprozessen besteht oft die Notwendigkeit einer exakten Überwachung der Werkzeugposition und -ausrichtung. Hierfür existieren Systeme, die die Pose handgeführter Werkzeuge durch Laufzeitmessung von Ultraschallsignalen präzise ermitteln können. Diese Systeme können jedoch durch Fremdultraschall und Sichtverdeckung gestört werden, wodurch zeitweise keine verlässliche Information über die Position und Ausrichtung des Werkzeugs zu Verfügung steht.
Um diesem Nachteil zu begegnen überbrücken IMU-basierte Stützsysteme die Positionsermittlung in Zeiten dse Signalausfalls. Trotz steter Verbesserungen der verfügbaren Sensortechnik ist dieser Ansatz jedoch noch immer mit akkumulierten Fehlern versehen, der so genannten Drift. Verschiedene Ansätze für das Erkennen, Kompensieren und Vermeiden von Driftfehlern bei IMU-Systemen sollen im Rahmen von Studien- oder Diplomarbeiten untersucht werden:

• Intelligentes Sensor-Matching basierend auf Metriken wie Allan-Varianz u. a.
• Adaptiver Kalman-Filter mit kontinuierlicher Anpassung der Fehlerparameter
• Sensor-Fusion mit sekundären Datenquellen wie bspw. SLAM mit optischen Kameras, 2D-ToF-Sensoren oder mmWave-Radar

Arbeitsgruppe Feinwerktechnische Konstruktionen und Systeme

Prüfstand zur Wirkungsgradbestimmung von Spindel-Mutter-Systemen
Medizinische Dosiersysteme, Stellantriebe, Ventile – oft müssen rotierende Bewegungen in lineare / translatorische Bewegungen umgesetzt werden. Spindel-Mutter-Systeme lösen das auf sehr kleinem Bauraum.
Für den Erfolg dieser Systeme ist ihr Wirkungsgrad entscheidend, der je nach Design, Lastfall und Befettung zwischen 10% und 60% liegen kann. Jede Auslegung muss durch praktische Messungen verifiziert werden, jedoch ist das Spindel-Mutter-System meist schon im Antriebssystem integriert, sodass eine individuelle Bestimmung der Spindel-Wirkungsgrades kaum möglich ist.
Ziel der Arbeit ist es, einen modularen Prüfstand für die Wirkungsgradmessung von Spindel-Mutter-Systemen zu entwickeln, aufzubauen und mit entsprechender Messtechnik auszustatten. Der Prüfstand soll flexibel verschiedene Baugrößen von 2mm bis 10mm Spindeldurchmesser bzw. Kräfte von 20N bis 200N analysieren können.
Die Arbeit ist eine vielseitige mechatronische Aufgabe mit hohem Praxisbezug. Mit viel Kreativität und Freiraum kann in Begleitung durch erfahrene Techniker etwas Eigenes geschaffen werden, d.h. ein innovativer Prüfstand, komplett eigenständig entwickelt und realisiert.

Die Bearbeitung soll in Kooperation mit der Johnson MedTech Germany GmbH erfolgen.

Arbeitsgruppe Simulation und Optimierung

Untersuchungen an Getrieben kleinen Moduls
Getriebe mit kleinem Modul (m < 0,3) sind essenziell für miniaturisierte Antriebe, wie sie in der Medizintechnik und weiteren feinwerktechnischen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen. Die geringe Baugröße macht ihre Entwicklung besonders anspruchsvoll, da Fertigungstoleranzen, Materialeigenschaften und Reibungseffekte einen überproportionalen Einfluss auf die Funktionalität haben. Diese Faktoren können die Zuverlässigkeit, das Geräuschverhalten und die Lebensdauer der Getriebe und damit die Qualität des gesamten Produkts erheblich beeinträchtigen. Sie erfordern daher eine detaillierte Analyse.
Ziel der Arbeit ist es, die genannten Einflussfaktoren systematisch zu untersuchen sowie dazu bestehendes Wissen zu systematisieren, um die Robustheit und Leistungsfähigkeit solcher Getriebe zu verbessern. Die Ergebnisse schaffen eine Grundlage für kurze und sichere Entwicklungszyklen der Produkte.
Die Arbeit bietet die Möglichkeit, die Faszination der Miniaturisierung hautnah zu sehen, zu fühlen und zu verstehen, z.B. an 4 stufigen Planetengetrieben mit 6 mm Außendurchmesser für Insulindosiersysteme!

Die Bearbeitung soll in Kooperation mit der Johnson MedTech Germany GmbH erfolgen.

Anwenden von ISO-Toleranzen in Polytop-basierten Simulationsverfahren
Für die Simulation und Optimierung von technischen Systemen müssen neben den Nennwerten auch die Toleranzen der beteiligten Parameter betrachtet werden. Bei konstruktiven Komponenten betrifft das neben deren Abmessungen auch Abweichungen der konkreten Form und Einbaulage. Die Analyse dieser Zusammenhänge ist mit herkömmlichen Handrechnungen kaum noch möglich. Deshalb ist das Interesse an computergestützten Modellierungsansätzen, sogenanntes Computer Aided Tolerancing (CAT), für solche 3D-Probleme groß.
Eine mögliche Lösung basiert auf dem Eingrenzen der Toleranzzonen durch Polytope, die die Freiheitsgrade der tolerierten Bereiche beschreiben. Diese Polytope bilden im Allgemeinen die Toleranzzone einer aus dem Normensystem bekannten Positionstoleranz ab. Weitere Toleranzarten lassen sich nicht direkt übernehmen. Im Rahmen dieser Arbeit soll die Vereinbarkeit von ISO-Toleranzen und Polytopen systematisch untersucht und eine Methode zum Überführen entwickelt werden.

Arbeitsgruppe Medizinische Gerätetechnik

Derzeit sind alle Themen vergeben.

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