Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019)
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Der Wandel der Mobilität von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren hin zur Elektromobilität schreitet erfolgreich voran. Neben der Entwicklung der entsprechenden Fahrzeuge bedarf es auch der Schaffung einer Infrastruktur zum Laden dieser Fahrzeuge. Während es für Ladeleistungen bis 500 kW bereits eine Infrastruktur gibt, befindet sich diese für höhere Ladeleistungen noch in der Entwicklung. Diese ist kritisch, um auch elektrifizierte LKWs mit hohen Batteriekapazitäten schnell laden zu können. Im Rahmen dieser Arbeit werden sicherheitsrelevante Komponenten für eine Megawatt-Ladestation entwickelt.
Zu Beginn der Arbeit lag ein elektrotechnisches Konzept für die Ladestation bereits vor und die Entwicklung von elektronischen Komponenten hatte begonnen. Aufbauend darauf ist das Ziel dieser Arbeit zum einen, die Schutzabschaltung, mittels derer die Ladestation sicher gestartet und gestoppt werden kann, über eine logische Verknüpfung aller Bauteile in einer Reihenschaltung zu realisieren. Die Entwicklung einer Wasserkühlung für eine Reihe von leistungselektronischen Wandlern, durch die die Verlustleistung in Form von Wärme abgeführt werden soll, stellt das zweite Ziel dieser Arbeit dar.
Begonnen wurde mit der Auslegung der Bauteile, die für die Sicherheitsschaltung benötigt werden. Daraufhin erfolgte die Entwicklung einer elektronischen Schaltung, die in jede Hauptkomponente integriert wird, um eine Verknüpfung aller Komponenten zu realisieren. Der genaue Funktionsablauf wurde festgelegt, sodass die Projektpartner ihre Steuerplatinen entsprechend auslegen können. Schließlich wurden mittels einer FMEA potenzielle Fehlerursachen detektiert und untersucht.
Für die Wasserkühlung wurden zunächst die thermodynamischen Grundlagen zur Wärmeübertragung erarbeitet. Anhand dieser theoretischen Grundlagen erfolgten die Berechnung und Auswahl der Komponenten. Mit einer abschließenden Messreihe konnten die Berechnungen verifiziert werden.
Durch diese Arbeit konnten die für die sicherheitsrelevanten Funktionen benötigten Komponenten erfolgreich bestimmt werden. Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Arbeit können die Bauteile beschafft und zusammengebaut werden.
In the contemporary retail environment, the extraction of price information from promotional brochures is labor-intensive and time-consuming. This thesis addresses this challenge by developing and evaluating an automated system to extract prices, crossed-out prices, and discounts from images. The proposed system aims to enhance the data acquisition process’s efficiency and accuracy, thus enabling timely and precise information retrieval while reducing manual effort. The research begins with a comprehensive review of existing methods for text recognition and extraction, highlighting the strengths and weaknesses of various approaches. Based on these insights, several models, including Parseq, DTrOCR, and CLIP4STR, are compared to identify the most effective solution for the task. The CLIP4STR model, leveraging a dual encoder-decoder architecture that integrates visual and cross-modal branches, is found to be particularly well-suited for recognizing and extracting prices from complex visual contexts in promotional images. Experiments are conducted to evaluate the performance of these models using a dataset comprising promotional images from five different retailers. The CLIP4STR model demonstrates superior performance, achieving high accuracy in extracting price information. Additionally, the system’s robustness is validated through various test scenarios, including handling discounts and crossed-out prices. The results of this thesis underscore the potential of applied artificial intelligence to transform retail data processing. By automating price extraction, businesses can significantly improve their data collection processes, leading to more informed decision-making and resource allocation. Future work will focus on refining the model, expanding the dataset, and integrating the system into real-world operational settings to further enhance its applicability and performance. This research contributes to the field of retail data processing by providing a scalable and efficient solution for price information detection, laying a strong foundation for future advancements in automated data extraction systems.
A novel, unsupervised, artificial intelligence system is presented, whose input signals and trainable weights consist of complex or hypercomplex values. The system uses the effect given by the complex multiplication that the multiplicand is not only scaled but also rotated. The more similar an input signal and the reference signal are, the more likely the input signal belongs to the corresponding class. The data assigned to a class during training is stored on a generic layer as well as on a layer extracting special features of the signal. As a result, the same cluster can hold a general description and the details of the signal. This property is vital for assigning a signal to an existing or a new class. To ensure that only valid new classes are opened, the system determines the variances by comparing each input signal component with the weights and adaptively adjusts its activation and threshold functions for an optimal classification decision. The presented system knows at any time all boundaries of its clusters. Experimentally, it is demonstrated that the system is able to cluster the data of multiple classes autonomously, fast, and with high accuracy.
Oesophageal electrode probe and device for cardiological diagnosis and treatment (EP3706626B1)
(2024)
The invention relates to an oesophageal electrode probe (10) for bioimpedance measurement and/or for neurostimulation; a device (100) for transoesophageal cardiological treatment and/or cardiological diagnosis; and a method for the open-loop or closed-loop control of a cardiac catheter ablation device and/or a cardiac, circulatory and/or respiratory support device. The oesophageal electrode probe comprises a bioimpedance measuring device for measuring the bioimpedance of at least one part of the tissue surrounding the oesophageal electrode probe. The bioimpedance device comprises at least one first and one second electrode, wherein the at least one first electrode (12A) is arranged on a side (14) of the oesophageal electrode probe facing towards the heart and the at least one second electrode (12B) is arranged on a side (16) of the oesophageal electrode probe facing away from the heart. The device (100) comprises the oesophageal electrode probe (10) and a control and/or evaluation device (30), which is configured for receiving a first bioimpedance measurement signal from the at least one first electrode (12A) and a second bioimpedance measurement signal from the at least one second electrode (12B), and comparing same, and generating a control signal on the basis of the comparison. The control signal can be a signal for the open-loop or closed-loop control of a cardiac catheter ablation device and/or a cardiac, circulatory and/or respiratory support device.
Im Kundenauftrag betreibt Herrenknecht mehrere hundert Industrie-PCs auf Tunnelbohrmaschinen, die für den Vortrieb von entscheidender Bedeutung sind. Die Überwachung der Software erfolgt mittels des Monitoring-Tools Icinga2, während das Configuration Management Tool Ansible für die Bereitstellung und Wartung verantwortlich ist. Derzeit besteht keine Verbindung zwischen Monitoring und Configuration Management. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll eine Web-Anwendung mit Backend entwickelt werden, welche authorisiert und an das Herrenknecht Active Directory angebunden ist. Die Anwendung soll die Infrastruktur visualisieren, die mit den oben genannten Werkzeugen verwaltet wird, und es ermöglichen, Alarmierungen durch Icinga2 direkt einem PC und somit einer Baustelle zuzuordnen. Idealerweise soll es auch möglich sein, einen Alarm durch geeignete Maßnahmen mit Hilfe von Ansible zu beheben. Es ist von Bedeutung, dass Veränderungen an den Industrie-PCs nur nach expliziter Nachfrage und Freigabe durch den Kunden durchgeführt werden dürfen.
Die Arbeit konzentriert sich auf die Gestaltung einer Sprachsteuerung für die Firma COS GmbH, um die Nutzer der Software "COSware" in ihren mobilen Anwendungen praxisgerecht zu unterstützen. Da es oft Situationen gibt, in denen Anwender aus praktischen oder gesetzlichen Gründen keine freien Hände haben, wird die Entwicklung einer Sprachsteuerung erforscht. Zunächst wird die theoretische Grundlage für eine Sprachsteuerung erarbeitet, wobei die verschiedenen Aspekte und Komponenten beleuchtet werden. Anschließend werden durch eine umfassende Anforderungsanalyse die erforderlichen Voraussetzungen für die Umsetzung festgelegt. Durch eine eingehende Marktanalyse werden verschiedene Produkte evaluiert, die für die Implementierung der Sprachsteuerung in Betracht gezogen werden können. Eine Architekturanalyse verdeutlicht, wie die einzelnen Komponenten realisiert und miteinander integriert werden können. Die Prototypentwicklung zielt darauf ab, eine erste Version der Sprachsteuerung innerhalb des COSware-Systems zu präsentieren. Zu diesem Zweck werden drei Prototypen mit den Anbietern Rasa, Google Dialogflow und Microsoft Copilot Studios entwickelt. Abschließend erfolgt eine Evaluierung und Bewertung aller Prototypen. Dadurch wird das Fazit gezogen, dass Rasa für COSware am besten geeignet ist. Obwohl die Benutzerfreundlichkeit bei Google Dialogflow höher ist, überzeugt Rasa durch die Konfigurationsmöglichkeiten und den Umfang des Frameworks. Zudem ist es von Vorteil, dass Rasa On-Premise betrieben werden kann, während Google Dialogflow ein Cloud-Produkt ist.
This paper presents the new Deep Reinforcement Learning (DRL) library RL-X and its application to the RoboCup Soccer Simulation 3D League and classic DRL benchmarks. RL-X provides a flexible and easy-to-extend codebase with self-contained single directory algorithms. Through the fast JAX-based implementations, RL-X can reach up to 4.5 speedups compared to well-known frameworks like Stable-Baselines3.
Nutrient solution monitoring primarily relies on pH and electrical conductivity (EC) measurements. While effective for measuring overall solution concentration, this approach fails to address the specific concentrations of individual ions, leading to potential nutrient imbalances and solution wastage. To overcome such issues, techniques employing ion-selective electrodes (ISEs) are used for precise measurement and adjustment of individual ion concentrations, thus maintaining optimal nutrient balance. However, ion interference, particularly at higher solution densities, remains a significant challenge.
The objective of this study is to use and simplify an existing model of decision tree based dosing algorithm and experiment with a new method to calculate injection volume of fertilizer solutions using linear equations. The findings show, that linear equation method does give similar results to decision tree under less number of steps.
Die vorliegende Bachelorarbeit mit dem Titel "Ableitung von Bruchflächen-Topographien mittels künstlicher neuronaler Netze" ist eine Machbarkeitsstudie, in der eine Möglichkeit untersucht wird, hochauflösende Raster-Elektronen-Mikroskop (REM)-Bilder zur präzisen Bestimmung der Topographie von Bruchflächen in Materialien zu nutzen. Ziel der Arbeit ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das durch den Einsatz künstlicher Intelligenz den langwierigen und komplexen Prozess der manuellen Topographieerfassung ersetzt. Dies soll die Effizienz in der Materialprüfung steigern und tiefere Einblicke in das Verhalten von Materialien unter Belastung ermöglichen. Die Vision, die dadurch angestrebt wird, ist zukünftig, wichtige Zähigkeitskennwerte anhand von Bruchflächeninformationen abzuleiten.
Ein großer Teil der Machbarkeitsstudie behandelt die Datenentstehung und Datenvorverarbeitung. Mit einem Raster-Elektronen-Mikroskop werden hochauflösende Graustufenbilder von Bruchflächen erzeugt. Das Weißlichtinterferometer scannt die Bruchfläche und erzeugt eine passende Topographie.
Während der Datenvorverarbeitung werden die anfangs fehlerbehafteten Daten anhand mehrerer Methoden präpariert und für das Modell vorbereitet. Mithilfe geometrischer Transformationen wie Drehen oder Beschneiden werden das REM-Bild und die Topographie gemappt. Eine Gradient-basierte Helligkeitsfunktion soll unerwünschte Helligkeitsunterschiede auf Bruchflächenbildern vermeiden, sodass diese nicht zu viel Einfluss auf das Modell nehmen.
Anschließend wird ein U-Net trainiert, welches das Graustufenbild als Input nimmt und eine dazugehörige Topographiematrix generieren soll. Häufig auftretende Artefakte bei Convolutional Neural Networks, wie Schachbrettmuster oder ein, durch das Zero-Padding entstehender, schwarzer Rahmen, werden mit besonderen Features in der Modellarchitektur vermieden. In diesem Modell ersetzt ein Reflective-Padding das standardmäßige Zero-Padding, um den Effekt des schwarzen Rahmens zu umgehen. Für das Hochskalieren der Bilder während der Up-Convolution bedient sich das Modell an einer nearest neighbor Interpolation.
Die Ergebnisse werden durch Metriken wie Root-Mean-Squared-Error oder prozentuale Abweichung evaluiert. Dabei werden die Vorhersagen auf den unterschiedlichen Bereichen der Bruchfläche analysiert. Das Modell zeigt vielversprechende Ergebnisse in der Topographie-Generierung und bietet eine Grundlage für weitere Forschungen in diesem Gebiet.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wurde die Programmierung einer
Sicherheitssteuerung durchgeführt. Das Unternehmen Cerdia in Freiburg hat beschlossen, die veraltete Sicherheitssteuerung einer Acetonlageranlage zu ersetzen. Gleichzeitig wird auch die Pumpeneinheit des Tanks ausgetauscht.
Während der Umsetzung dieses Projekts wurden verschiedene technische Dokumente erstellt, die dem Kunden geliefert werden sollen. Die Auswahl der Hardware erfolgte basierend auf den Merkmalen der Anlage. Die Programmierung der Sicherheitssteuerung wurde mit der TIA-Portal-Software von Siemens unter Verwendung der Kontaktplan (KOP)-Sprache durchgeführt. Anschließend wurde mit der Sistema-Software das erforderliche Performance Level bestimmt.
Verschiedene Pfade wurden getestet, um das tatsächliche Performance Level des Systems zu berechnen. Schließlich wurde zur Überprüfung des Programms eine vollständige Simulation des Systems durchgeführt, in der alle Fälle getestet wurden.
Diese Bachelor-Thesis beschreibt die Entwicklung eines universellen Flashers zur Aktualisierung von Betriebssystemen auf Revolution Pi-Modulen. Angesichts bestehender Herausforderungen bei der Aktualisierung dieser Geräte entwickelt diese Arbeit ein Gerät, das eine einfachere und fehlerresistente Aktualisierung ermöglicht. Der Flasher kombiniert speziell entworfene Hardware mit einer Software, die auf einem Linux-Betriebssystem basiert, und bietet eine benutzerfreundliche Oberfläche über ein integriertes Touch-Display. Die Ergebnisse zeigen, dass der Flasher eine zuverlässige Alternative zu bestehenden Methoden darstellt, was die Wartung und Aktualisierung von Revolution Pi-Modulen erheblich vereinfacht.
If you want to buy a new car today, you can expect a flood of digital features and assistance systems that initially make the analog human heart beat faster. But are these developments right? Can we use all the built-in functions usefully and appropriately and operate them safely in increasingly hectic and dangerous everyday traffic?
Diese Masterthesis befasst sich mit der Entwicklung und Validierung von Inverter-Ansteuerverfahren zur Optimierung des elektrischen Antriebssystems von Elektrofahrzeugen. Zur Bewertung der Modulationsverfahren wurde eine komplett neue Simulationsumgebung in MATLAB aufgebaut. Das Antriebssystem ist in ein Invertermodell, ein nichtlineares Maschinenmodell und einem Batterie- und Zwischenkreismodell aufgeteilt. Für die Evaluierung werden verschiedene Kenngrößen, darunter die Verluste und Belastung der Komponenten, Oberschwingungen, die Common-Mode-Spannung und weitere, ausgewertet. Das Ziel ist die Optimierung des Antriebssystems hinsichtlich einer geeigneten Wahl der Modulationsverfahren in Kombination der Transistorschaltfrequenzen. Der Nutzer definiert eine frei wählbare Zielfunktion nach seinen Ansprüchen. Der Optimierungsalgorithmus sucht daraufhin die optimale Wahl der Inverteransteuerung, bei der die Zielfunktion ihr Minimum annimmt. Als Exempel wurden drei optimierte Betriebsstrategien: Verlustleistungsoptimierung, Optimierung nach der Zwischenkreisbelastung und Minimierung der CMV-Spannung abgeleitet. Die Verluste können im Maschinenkennfeld bei der in dieser Arbeit verwendeten Parametrierung um bis zu 33 % reduziert werden.
In der folgenden Arbeit wird die Entwicklung einer Menüsteuerung für Füllstandsensoren dokumentiert. Diese soll es ermöglichen, die Sensoren auch innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen zu bedienen. Alle verwendeten Ansätze analysieren dabei Geräuschsignaturen, die durch die Interaktion eines Benutzers mit dem Gehäuse des Füllstandsensors entstehen und klassifizieren diese unter Verwendung von künstlicher Intelligenz. Dabei wird in zwei Ansätze mit unterschiedlichen Gehäusen unterteilt: das bereits vorhandene Gehäusedesign und eine modifizierte Version davon. Für jedes Gehäuse wurden mehrere Lösungsansätze entwickelt und deren Ergebnisse miteinander verglichen. Dabei wird vor allem auf Bild- und Zeitreihen-Klassifikation mithilfe von Convolutional Neural Networks eingegangen.
Für diese Arbeit wurden Trainingsdaten mit beiden Gehäusetypen aufgezeichnet und die Aufnahmen anschließend mit Labeln im Dateinamen versehen. Dabei wurden zunächst vier Klassenlabel definiert, die in beiden Ansätzen klassifiziert werden sollen. Bei der Arbeit mit dem modifizierten Gehäusedeckel wurde eine zusätzliche Rauschklasse definiert. Anhand dieser Datensätze wurden verschiedene Ansätze implementiert und evaluiert.
Die Lösungsansätze mit dem bestehenden Gehäusedesign konnten keine zufriedenstellenden Ergebnisse liefern. Das modifizierte Gehäuse hingegen erreicht mit einem Zeitreihen-Convolutional-Neural-Network eine finale Accuracy von ca. 95%. Dazu wurden einige Augmentierungs- und Optimierungsschritte durchgeführt.
Die Ansätze, die das Standard-Gehäusedesign zur Signalgenerierung verwenden, hatten einen Nachteil bei der Aufnahme des Datensatzes. Durch die Rundung des Gehäuses und der fehlenden Führung kam es häufig zum Abrutschen oder zu unvollständigen Signalen während der Aufnahmen, was die Klassifizierung erschwert hat. Die späteren Ansätze mit dem modifizierten Gehäuse konnten dieses Problem umgehen und unter anderem dadurch deutlich bessere Ergebnisse erzielen.
GaIN - Gewinnbringende Partizipation der mittelständischen Industrie am Energiemarkt der Zukunft
(2024)
Der vorliegende Bericht dokumentiert die Arbeiten und Ergebnisse des Forschungsprojekts GaIN – Gewinnbringende Partizipation der mittelständischen Industrie am Energiemarkt der Zukunft (Laufzeit 01.12.2019 bis 30.11.2022), das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz „BMWK“ unter den Kennzeichen 03EI6019E gefördert wurde.
Das Ziel des Projektes bestand darin, durch die Digitalisierung der (mittelständischen) Industrie die Unternehmen zu befähigen aktiv gewinnbringend am volatilen Energiemarkt der Zukunft zu partizipieren.
Knight Götz von Berlichingen (1480–1562) was born into a time of upheaval during the transition from the late Middle Ages to modern times. Götz bravely defended the ideals of declining chivalry. He fought in numerous battles and engaged in several “feuds” with various other knights and even cities; during the Landshut War of Succession (1504/05), he lost his right hand in 1504 due to a cannonball splinter injury.