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This paper describes the Sweaty II humanoid adult size robot trying to qualify for the RoboCup 2018 adult size humanoid competition. Sweaty came 2nd in RoboCup 2017 adult size league. The main characteristics of Sweaty are described in the Team Description Paper 2017. The improvements that have been made or are planned to be implemented for RoboCup 2018 are described in this paper.
The excessive control signaling in Long Term Evolution networks required for dynamic scheduling impedes the deployment of ultra-reliable low latency applications. Semi-persistent scheduling was originally designed for constant bit-rate voice applications, however, very low control overhead makes it a potential latency reduction technique in Long Term Evolution. In this paper, we investigate resource scheduling in narrowband fourth generation Long Term Evolution networks through Network Simulator (NS3) simulations. The current release of NS3 does not include a semi-persistent scheduler for Long Term Evolution module. Therefore, we developed the semi-persistent scheduling feature in NS3 to evaluate and compare the performance in terms of uplink latency. We evaluate dynamic scheduling and semi-persistent scheduling in order to analyze the impact of resource scheduling methods on up-link latency.
Vehicle-to-Everything (V2X) communication promises improvements in road safety and efficiency by enabling low-latency and reliable communication services for vehicles. Besides using Mobile Broadband (MBB), there is a need to develop Ultra Reliable Low Latency Communications (URLLC) applications with cellular networks especially when safety-related driving applications are concerned. Future cellular networks are expected to support novel latencysensitive use cases. Many applications of V2X communication, like collaborative autonomous driving requires very low latency and high reliability in order to support real-time communication between vehicles and other network elements. In this paper, we classify V2X use-cases and their requirements in order to identify cellular network technologies able to support them. The bottleneck problem of the medium access in 4G Long Term Evolution(LTE) networks is random access procedure. It is evaluated through simulations to further detail the future limitations and requirements. Limitations and improvement possibilities for next generation of cellular networks are finally detailed. Moreover, the results presented in this paper provide the limits of different parameter sets with regard to the requirements of V2X-based applications. In doing this, a starting point to migrate to Narrowband IoT (NB-IoT) or 5G - solutions is given.
The next generation cellular networks are expected to improve reliability, energy efficiency, data rate, capacity and latency. Originally, Machine Type Communication (MTC) was designed for low-bandwidth high-latency applications such as, environmental sensing, smart dustbin, etc., but there is additional demand around applications with low latency requirements, like industrial automation, driver-less cars, and so on. Improvements are required in 4G Long Term Evolution (LTE) networks towards the development of next generation cellular networks for providing very low latency and high reliability. To this end, we present an in-depth analysis of parameters that contribute to the latency in 4G networks along with a description of latency reduction techniques. We implement and validate these latency reduction techniques in the open-source network simulator (NS3) for narrowband user equipment category Cat-Ml (LTE-M) to analyze the improvements. The results presented are a step towards enabling narrowband Ultra Reliable Low Latency Communication (URLLC) networks.
Die vorliegende Bachelor-Thesis wurde im Rahmen des Bachelorstudiengangs an der Hochschule Offenburg in der Sparte S der Fertigungsplanung der Hugo Kern und Liebers GmbH und Co. KG verfasst. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, die Lagerung der vorderen Kettenumlenkung weiter zu optimieren, um die Standzeit zu verbessern. Der Fokus der Arbeit liegt dabei in der Optimierung des Seriengleitlagers, bzw. der Entwicklung und Herstellung eines speziell gekapselten Gleitlagers.
Als Optimierungen im seriennahen Bereich, das heißt möglichst ohne große Änderungen am Fertigungs- bzw. Montageablauf, findet vor allem das Borieren der Reibpartner besondere Beachtung. Durch erste Feldversuche zeigte sich, dass das Borieren des Umlenksterns positive Auswirkungen auf die Reibung hat und den Widerstand gegen abrasiven Verschleiß durch Erhöhung der Randschichthärte deutlich verbessert. Zusätzlich zum Einsatz eines borierten Umlenksterns wird untersucht, ob das zusätzliche Borieren des HM-Rings weitere Vorteile bringt, vor allem hinsichtlich der entstehenden zusätzlichen Notlaufeigenschaften durch die Boridschicht.
Als weitere Variante wird der eingesetzte Hartmetallring, welcher aktuell lediglich eine einzige Schmiernut enthält, mit optimierten Schmiernuten hergestellt. Als Vorbild hierfür wird die Gestaltungsrichtlinie von Schmiernuten von hydrodynamischen Gleitlagern verwendet.
Der größte Block und damit auch der, welcher am vielversprechendsten ist, ist die Neuentwicklung und Herstellung einer gekapselten Gleitlagervariante. Diese soll es ermöglichen, dass die Reibpartner komplett von Öl umschlossen sind und so eine Verbesserte und dauerhafte Schmierung erreicht werden soll. Außerdem soll die gekapselte Gleitlagerung so gestaltet werden, dass eine Nachförderung von Öl aus einem in den Bolzen angebrachten Schmiermittelreservoir ermöglicht wird und so eine Lebensdauerschmierung erreicht werden kann.
Um die unterschiedlichen Mustervariationen bewerten zu können, werden jeweils Prüfstandversuche durchgeführt, bei dem die entstehenden Drehmomente und die Temperatur gemessen werden. Als Vergleich dient jeweils der Serienstand mit seinen festgelegten Grenzen.
Außerdem wird für jede Variante ein Sägeversuch durchgeführt, bei welchem die Bau-gruppen bei den beiden kritischen Sägerichtungen Rückwärts und Einstechen überprüft wird. Auch hier erfolgt die Beurteilung über etwaige Verbesserungen mit den Ergebnissen der Sägesysteme aus dem aktuellen Serienzustand.
Bei der Prüfung der Musterbaugruppen zeigt sich, dass vor allem das Borieren der Reibpartner Vorteile gegenüber der Serie bringt und durchaus die Möglichkeit der Umsetzung in der Serienbaugruppe besteht. Die Tests verliefen äußerst positiv, vor allem im Bereich höherer Belastungen zeigt sich, dass das Borieren des Umlenksterns deutliches Verbesserungspotenzial im Vergleich zum aktuellen Serienstand zeigt.
An ein Umsetzen der Baugruppen mit gekapselter Gleitlagervariante ist aktuell nicht zu denken. Die geprüften Baugruppen zeigen deutliche Schwächen bei den Prüfstandsversuchen. Die Ergebnisse der Sägeversuche stellen sich jedoch noch deutlich schlechter dar. Unabhängig vom verwendeten Schmieröl, bzw. den darin enthaltenen Festschmierstoffpartikeln, besteht keine einzige Baugruppe auch nur annähernd die festgelegten Mindestanforderungen.
Um die gekapselte Gleitlagervariante auf einen Stand zu bringen, bei welchem an ein Umsetzen in die Serienbaugruppe gedacht werden kann, bedarf es noch weiterem Entwicklungsaufwand. Das Aufbiegen des Schwertes während des Sägens muss verhindert werden. Außerdem muss die Materialpaarung, die Härte und die Oberflächenqualität von Umlenkstern und Bolzen angepasst werden, um die Ausbildung von Kaltverschweißungen zu vermeiden. Die Kaltverschweißungen zwischen Umlenkstern und Bolzen bewirken, dass der Bolzen nicht mehr drehbar ist was unmittelbar zum Ausfall der Baugruppen führt.
Die touristische Entwicklung in den deutschen Urlaubsorten gestaltet sich derzeit in der Regel sehr positiv. Dies ist einerseits sehr erfreulich und sollte Anlass für das Marketing geben, diese Situation zu verfestigen und zu verstärken; andererseits zeigt eine nähere Betrachtung, dass sich die Besucherströme in erster Linie auf die Hauptsaisonzeiten der jeweiligen Urlaubsgebiete konzentrieren. Für viele Bäderorte, vor allem etwa auch die der Ost- und Nordseeküste, sind dies die Ferienzeiten im Sommer. So verzeichnen viele Hotels und Restaurants bis zu 70 % ihrer Jahreseinnahmen in dieser nur dreimonatigen Periode. Das Problem besteht nun in den übrigen Jahreszeiten vor allem darin, dass bei geringem Umsatz trotzdem Personal und Einrichtungen vorgehalten werden müssen. Auch die vorhandenen gemeindlichen und privaten Infrastrukturen werden in den Nebensaisonzeiten nicht genügend ausgelastet. Läden und Geschäfte leiden zum Teil unter der geringen Gästezahl. Manche Urlaubsorte wirken, so vor allem im Winter, oft in diesen Zeiten wie ausgestorben. Entwicklungsbedarf entsteht nun darin, auch Angebote zu schaffen, die einen Ferienaufenthalt im Herbst, Winter und Frühjahr attraktiver machen. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der folgenden Ausführungen, entsprechende innovative Lösungsansätze aufzuzeigen.
Wurzeln, Werte und Visionen
(2018)
Accelerated transformation of the society and industry through digi-talization, artificial intelligence and other emerging technologies has intensified the need for university graduates that are capable of rapidly finding breakthrough solutions to complex problems, and can successfully implement innovation con-cepts. However, there are only few universities making significant efforts to com-prehensively incorporate creative and systematic tools of TRIZ (theory of in-ventive problem solving) and KBI (knowledge-based innovation) into their de-gree structure. Engineering curricula offer little room for enhancing creativity and inventiveness by means of discipline‐specific subjects. Moreover, many ed-ucators mistakenly believe that students are either inherently creative, or will in-evitably obtain adequate problem-solving skills as a result of their university study. This paper discusses challenges of intelligent integration of TRIZ and KBI into university curricula. It advocates the need for development of standard guidelines and best-practice recommendations in order to facilitate sustainable education of ambitious, talented, and inventive specialists. Reflections of educa-tors that teach TRIZ and KBI to students from mechanical, electrical, process engineering, and business administration are presented.
An Ultra-Low-Power RFID/NFC Frontend IC Using 0.18 μm CMOS Technology for Passive Tag Applications
(2018)
Battery-less passive sensor tags based on RFID or NFC technology have achieved much popularity in recent times. Passive tags are widely used for various applications like inventory control or in biotelemetry. In this paper, we present a new RFID/NFC frontend IC (integrated circuit) for 13.56 MHz passive tag applications. The design of the frontend IC is compatible with the standard ISO 15693/NFC 5. The paper discusses the analog design part in details with a brief overview of the digital interface and some of the critical measured parameters. A novel approach is adopted for the demodulator design, to demodulate the 10% ASK (amplitude shift keying) signal. The demodulator circuit consists of a comparator designed with a preset offset voltage. The comparator circuit design is discussed in detail. The power consumption of the bandgap reference circuit is used as the load for the envelope detection of the ASK modulated signal. The sub-threshold operation and low-supply-voltage are used extensively in the analog design—to keep the power consumption low. The IC was fabricated using 0.18 μm CMOS technology in a die area of 1.5 mm × 1.5 mm and an effective area of 0.7 mm2. The minimum supply voltage desired is 1.2 V, for which the total power consumption is 107 μW. The analog part of the design consumes only 36 μW, which is low in comparison to other contemporary passive tags ICs. Eventually, a passive tag is developed using the frontend IC, a microcontroller, a temperature and a pressure sensor. A smart NFC device is used to readout the sensor data from the tag employing an Android-based application software. The measurement results demonstrate the full passive operational capability. The IC is suitable for low-power and low-cost industrial or biomedical battery-less sensor applications. A figure-of-merit (FOM) is proposed in this paper which is taken as a reference for comparison with other related state-of-the-art researches.
Design of a Programmable Passive SoC for Biomedical Applications Using RFID ISO 15693/NFC5 Interface
(2018)
Low power, low cost inductively powered passive biotelemetry system involving fully customized RFID/NFC interface base SoC has gained popularity in the last decades. However, most of the SoCs developed are application specific and lacks either on-chip computational or sensor readout capability. In this paper, we present design details of a programmable passive SoC in compliance with ISO 15693/NFC5 standard for biomedical applications. The integrated system consists of a 32-bit microcontroller, a sensor readout circuit, a 12-bit SAR type ADC, 16 kB RAM, 16 kB ROM and other digital peripherals. The design is implemented in a 0.18 µm CMOS technology and used a die area of 1.52 mm × 3.24 mm. The simulated maximum power consumption of the analog block is 592 µW. The number of external components required by the SoC is limited to an external memory device, sensors, antenna and some passive components. The external memory device contains the application specific firmware. Based on the application, the firmware can be modified accordingly. The SoC design is suitable for medical implants to measure physiological parameters like temperature, pressure or ECG. As an application example, the authors have proposed a bioimplant to measure arterial blood pressure for patients suffering from Peripheral Artery Disease (PAD).
Die Anzahl an Werbekontakten, mit denen ein Konsument täglich in Kontakt kommt, steigt stetig. Rezipienten werden regelrecht von Werbung überflutet. Deshalb wird es für Marken immer schwieriger ihre Zielgruppe durch klassische Werbung zu erreichen. Dies erfordert von Unternehmen ein Umdenken ihrer Werbestrategien, wobei vor allem die individuelle Ansprache der Zielgruppe von großer Bedeutung ist, um den Erfolg von Marken zu sichern.
Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Lernanwendung für die Theorieausbildung von Gleitschirm- und Drachenfliegern. Daraus abgeleitete Ziele sind eine Überprüfung der Tätigkeit auf ihre Wirtschaftlichkeit sowie eine vollständige Analyse der Anforderungen von Nutzern und anderen Stakeholdern.
Die Analyse von Markt, Anforderungen und Technologien liefert wertvolle und hilfreiche Erkenntnisse für die Umsetzung der Lernanwendung. Die Berechnungen in der Marktanalyse zeigen, dass eine Umsetzung der Anwendung grundsätzlich wirtschaftlich möglich ist. Die bestehende und potentielle Konkurrenz wurde ermittelt und ihr Angebot detailliert verglichen und analysiert. Die Ermittlung der notwendigen Kennzahlen zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit der unternehmerischen Tätigkeit ergeben sich durch die Berechnung von Marktvolumen Marktsättigungsgrad und Marktpotential. Im Kapitel Anforderungsmanagement wird zunächst eine umfangreiche Anforderungsermittlung durchgeführt. Diese besteht aus einem Interview und der Durchführung und Auswertung einer Online-Umfrage. Die Ergebnisse der Anforderungsermittlung werden analysiert und anschließend in Form eines Lasten- und eines Pflichtenhefts dokumentiert. Es zeigt sich, dass die ermittelten und analysierten Daten eine solide Grundlage für die weiteren Arbeiten bilden. Ein Experten-Interview und die Umfrage unter Gleitschirmfliegern ergeben keine in Konflikt stehenden Anforderungen und die aus der Auswertung der Umfrage ermittelten Anforderungen bestätigen viele bereits aus dem Interview ermittelten Anforderungen. Die ausgewertete Umfrage bietet außerdem wichtige Erkenntnisse über gewünschte Funktionen und die Zahlungsbereitschaft der Ziel- gruppe. Diese Erkenntnisse sind besonders in Anbetracht der anzustrebenden Marktpositionierung hilfreich. Die Spezifikation von Anforderungen im Lastenheft ermöglicht es, ein passendes Konzept zu erstellen und den Anforderungen gerecht werdende Technologien auszuwählen. Für die Konzeption der Anwendung wurden Personas, Wireframes und Strukturdiagramme erstellt, die den Anforderungen aus dem Lastenheft gerecht werden. Der Konzeption der Anwendung wurde, verglichen mit den anderen Arbeits- schritten, weniger Platz eingeräumt, da erstens kaum restriktive Anforderungen an das Design bestehen und zweitens die Anwendungsentwicklung mit UI-Frameworks kein fotorealistisches Layout voraussetzt, um ästhetische und benutzerfreundliche Anwendungen zu konzipieren. Es zeigt sich, dass für die gegebenen Anforderungen die Erstellung von Wireframes ausreichend ist. Im Kapitel „Technologieauswahl“ wird eine umfangreiche analytische Arbeit betrieben, um eine optimale Auswahl von passenden Technologien zu erhalten. Die analytische Arbeit besteht dabei aus dem Vergleich verschiedener Systemumgebungen, App-Technologien und Frameworks. Dabei wird deutlich, dass eine Progressive Web-App in einer cloudbasierten Systemumgebung mit einem Backend-as-a-Service Modell die Anforderungen am besten erfüllt. Im Kapitel „Umsetzung“ wird dokumentiert, wie die Anwendung realisiert wurde. Für die Umsetzung der Lernanwendung und des dazugehörigen Administrationsbereiches wurden etwa 6000 Zeilen Code geschrieben. Sowohl den Administrationsbereich als auch die Lernanwendung konnte zu großen Teilen fertig gestellt werden.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die Zielsetzung dieser Arbeit erfüllt wurde, indem die wichtigsten Grundlagen zur späteren vollständigen Umsetzung erarbeitet wurden. Mit Spannung zu erwarten ist, wie sich die gewählte BaaS-System-umgebung in Zukunft entwickelt und ob diese auch weiterhin den Anforderungen gerecht wird. Neben den noch ausstehenden Arbeiten bei der Umsetzung sind auch mögliche Erweiterungen denkbar. So konnte das Lernsystem noch weiter optimiert werden, zum Beispiel durch automatische Erstellung eines Lernplans, basierend auf dem Prüfungstermin oder durch Implementierung von Push-Benachrichtigungen, die den Nutzer zum Öffnen der Anwendung auffordern. Denkbar ist auch eine Übertragung des Anwendungskonzepts auf andere Sportarten oder Ausbildungen. Dabei müsste überlegt werden, ob sich die jeweilige Prüfungsform zum Lernen mit einer Lernkartei eignet oder welche Aufwände für eine Anpassung an andere Sportarten notwendig wären.
Elektrische Antriebssysteme sind in der modernen Welt überall zu finden und sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. In vielen industriellen Anwendungen wandeln sie elektrische Energie in mechanische Energie um, womit das Antriebssystem als Motor fungiert. Im umgekehrten Fall, wenn demnach mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, arbeitet das Antriebssystem als Generator. Die dabei umgewandelte Energie soll bei einer Einspeisung in das Versorgungsnetz möglichst sinusförmig verlaufen, damit überwiegend Grundschwingungsleistung fließt. Zusätzlich ist ein geringer Blindanteil wünschenswert, weil diese Stromkomponente dafür sorgt, dass die Versorgungsleitungen unnötig belastet werden.
In dieser Bachelorthesis werden auf die für das Verständnis wichtigen theoretischen Grundlagen der Raumzeiger eingegangen. Bei der Regelung des Netz- oder Ausgangsstroms und der Zwischenkreisspannung werden auf diese Grundlagen zurückgegriffen, weil die Beschreibung von zeitveränderlichen, sinusförmig verteilten dreiphasigen Größen durch Transformationen in andere Bezugssysteme als besonders zweckmäßig erscheint. Damit weitere elektrische Geräte, die am selben Netzanschlusspunkt angeschlossen sind, möglichst wenig beeinflusst werden, sollte der ins Versorgungsnetz zurückgespeiste Strom geringe Oberschwingungen enthalten und somit einen weitestgehend sinusförmigen Verlauf annehmen.
Oberschwingungen sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung der Netzfrequenz von 50 Hz. Aus regelungstechnischer Sicht ist es daher zweckmäßig, ein nahezu exaktes Modell der Regelung des Netzstroms und der Zwischenkreisspannung zu erstellen. Eine hochdynamische Regelung ist dann gewährleistet.