Studienrichtungen Automation, Measurement & Control ......Nutzung von Nutzer- und Workflow-Modellen...

Studienrichtung AMR

Studienrichtungen

• Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

• Electric Power EngineeringElektroenergietechnik

• Geräte- und MikrotechnikKommunikationstechnik

• InformationstechnikInformationselektronik

• MikroelektronikMikro-/Opto-/Nanoelektronik

Folie 2

Mission

Entwicklung von Methoden und Technologienfür die Automatisierung komplexer, nichtlinearer, heterogener Systeme

… interaktive Bedienung/Leitung

… selbsttätige Steuerung/Regelung/ Überwachung/Sicherung

• AMR= „hidden technology“

• extrem breites Anwendungsfeld… Produktion & Fertigung,

Produkte

• AMR= Schlüsseltechnologie für viele Anwendungen

PROZESS

Messen

Steuerung

RegelungÜberwachung

AT-SYSTEM

Stellen

Wunsch

Netze

Studienrichtung:

Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Beispiel zur Bedeutung von AMR (Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik) in der Medizin:Künstliches Exoskelett

Automatisierung, Perzeption/Sensorik, Mensch-Maschineschnittstelle, Regelung

http://www.futuremag.de/sites/default/files/styles/static_style/public/capture_decran_2014-11-14_a_10.34.43.png?itok=q-02olL4

Studienrichtung:


Anfordungen an AMR-Ingenieure: Interdisziplinäres Projekt- und Lösungsgeschäft

• Aufgaben: Charakterisierung, Modellierung, Planung, Realisierung und Anwendung von AMR für komplexe technische Systeme

• Beispiel Schweißroboter – Automatisierungstechnik: Bahnplanung,

Trajektorienerzeugung, Modellbildung, Datenfusion– Mess- und Sensorsystemtechnik: Smarte adaptive

Sensorsysteme, Echtzeitdatenverarbeitung– Regelungs- und Steuerungstheorie: Regelung

nichtlinearer System, Überwachung– Prozessleittechnik: Informationstechnische

Modellierung und Einbettung in die Digitale Anlage,Mensch-Maschine-Kommunikation

Studienrichtung AMR Folie 4

Studienrichtung:


Quelle: KUKA Robotor GmbH + isravision.com

Folie 5

Herausforderungen 2025

Beiträge von AMR zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen

• Globalisierung verkürzte Produktzyklen, flexible Produktion,

Individualisierung

• Ressourceneffizienz Erhöhung der Effizienz von Kraftwerken

und chemischen Anlagen

• Ökologie Messung und Vermeidung von Schadstoffen und

Lärm, Sicherung der Luft- und Wasserqualität

• Verkehr Mobilität, Sicherheit (Reduktion Verkehrstote,…)

• Demographischer Wandel Steigerung Lebensqualität,

Gesundheit, Roboter im Haushalt

Studienrichtung:


Hauptseminar AMR – WS19/205. Semester, 2 SWS, 4 LP, Team- und Projektarbeit

Autonomes Fahren - Einparkassistent

ET - Studienrichtung AMRAutomatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

LEGO Mindstorms NXT Roboter Parcour mit Parklücken

7‘‘ Android 4 Tablet

Ziel:• Straßenverlauf folgen• passende Parklücken finden• Parkvorgang autonom durchführen

Vorführender

Präsentationsnotizen

Ziel ist es, dass das Fahrzeug dem Straßenverlauf folgt, eine passende Parklücke identifiziert und den Parkvorgang eigenständig durchführt

Gemeinsame Durchführung

4 Professuren: AT+PLT+MST+RST

RegelungInstitut für Regelungs- und

Steuerungstheor ie

• Generierung von Motorstellgrößen• Trajektorienplanung• Steuerung/Regelung entlang Trajektoren

• Linienverfolgung• Motorregelung

• Modellierung der Fahrzeugkinematik

Wegplanung und Lokal isierung Professur Automatisierungstechnik

• Aktionsplanung

• Steuerung des Fahrzeugverhaltens• Bestimmung von Position und Orientierung

des Fahrzeugs• Parklückenidentifizierung und –lokalisierung• Parklückenverwaltung

x

y

(xR, yR)

ϕR

Mensch-Maschine-Schnittstel le

Professur Prozessleittechnik

• Bedienschnittstelle auf Tablet-PC

• Bedienung der Fahrzeugfunktionen• Anzeige von Messwerten und

Rückmeldungen

• Visualisierung des Fahrzeugzustands

PerzeptionProfessur Prüf- und Messtechnik

• Auslesen der Sensoren• Sensordatenvorverarbeitung

• Kalibrierung der Sensoren• Auswahl geeigneter Messverfahren

ET - Studienrichtung AMRAutomatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Hauptseminar AMR – WS19/20: Autonomes Fahren - Einparkassistent

5. Semester, 2 SWS, 4 LPTeam- und Projektarbeit

Organisation & Personen:


Regelungs- und Steuerungstheorie

RSTRöbenack

Automatisierungs-technik

ATJanschek

Prozessleit-technik

PLTUrbas

Mess- und Sensorsystemtechnik

MSTCzarske

AMR (c)


ForschungsprofileRegelung, Steuerung, ÜberwachungNichtlineare Systeme, hybride Systeme, Totzeitsysteme, Systeme mit örtlichverteilten Parametern, Lenkung & Navigation von autonomen Fahrzeugen

Automation Systems EngineeringEngineering für verteilte, vernetzte, heterogene AT-Systeme: Modellierung, Simulation, Leistungsbewertung, IT-basierte Dienste, Frontloading & Concurrent Engineering, Asset Management

Intelligente PerzeptionHöhere perzeptive Fähigkeiten: visuelle Perzeption und Navigation, 3D-Umweltmodellierung, Datenfusion, Beobachter, Filter, Fehlerdetektoren, OptischeRechnertechnologie

Smart Sensor and Measurement SystemsMess- und Sensorsysteme für Umwelt- und Energietechnik und Biomedizin:Computational Imaging and Compressed Sensing, adaptive Lasersysteme mitSystemidentifikation, Optogenetik, Digitale smarte Mikroskopie, FPGA-basierteRegelungstechniken für deformierbare Spiegel

Mensch-Maschine InteraktionMobile Mensch-Maschine-Interaktion, sicherheitskritische Systeme, Augmented Vision&Reality, Mensch-Roboter-Interaktion, menschl. Informationsverarbeitung

Komplexe heterogene

Systeme

Mechatronik Robotik

Raumfahrt VerfahrenstechnikFertigungstechnik

Neu: Energie, Gesundheit,

Verkehr

Forschungsprofile des Fachgebiets AMR

Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik (MST)

Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Czarske

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur MST

shapedwavefront

undisturbedwavefront

correctedwavefront

controlalgorithm

Laser

optical distortion: phase boundary

wavefrontsensor

fluid flow

Denken in Systemen:Angepasstes Licht

für neuartige Messungen 25

www.alpao.com

●Computerbasierte adaptive Lasermesssysteme- FPGA-basierte Mess- und Regelungstechnik für deformierbare

Spiegel (Adaptive Optik)- High-speed-Kameras, Selbstkalibrierung, Simulation, Denken in

Systemen- Physical Layer Security – novel multimode fiber technique

●Computerbasierte adaptive Ultraschallmesssysteme- Digitale Mess- und Regelungssysteme (Latenz < 1 ms)- AI – Deep Learning: U-Net topology (~20 layers)- Ultrasound multimode waveguides (time reversal technique)

●Anwendungen in der Biomedizin- Digitale Lasermikroskopie mit neuartiger Bildverarbeitung

(Computational Optical Metrology)- Optogenetik: Digitale Echtzeitholographie für menschliche

Gehirnorganoide- Brillouin-Elastographie von biologischen Zellen (Krebsdiagnose

mit Biomarkern)- Berührungslose Zellrotatoren mit programmierbarer Optik

(optische Prinzette)

●Anwendungen in der Energie- und Prozesstechnik- Phased-Array-Sensoren für Strömungen (Industrie 4.0)- Untersuchungen zur Energieeinsparung bei technischen

Strömungen (Brennstoffzellen, etc.)

FPGA System

U-net

Brennstoffzelle

Professur fürMess- und Sensorsystemtechnik

Verzerrung von Licht

Senkrechtstarter Harrier II Glas mit Sprudel

Computational Imaging

Reference

Laminar flow in a micro channelImage-correlationbased flow-fieldmeasurement

Scattering layer (disturbing speckle field)

Aberrated image Corrected image

Digital holography and phaseconjugation (light modulation)

3D Bildgebung durch komplexe Medien (Fokussieren durch Mäuseschädel)

ProblemLichtstreuung imSchädelknochen

Bisheriger StandSchädel entfernen:Ex Vivo

Neuronen

Neuer AnsatzSmartes Mikroskop: In Vivo

Mikroskop

Schädel

Gehirn

brain alive

No data

brain dead

Data Data

brain alive

SmartesMikroskop

Skull provided by Moritz Kreysing (MPI-CBG)

Schädel

Studienrichtung AMR

Lehre zur Messsystemtechnik und Sensorik

Mess- und Sensortechnik 5. Semester, 4 SWS

(inkl. Praktikum)

Grundzüge des Messens 4. Semester, 2 SWS

(im Modul Mess- und Automatisierungstechnik)

Messsystemtechnik6. Semester, 2 SWS

(im Modul Prozessleittechnik)

1

n

w iii

fy y y xx

=

∂∆ = − ≈ ⋅∆

∂∑

Professur für Prozessleittechnik

Prof. Dr.-Ing. habil. Leon Urbas

Fakultätsname ETIT Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik

ArchitecturesPT / PCT / IoTS

Human Performance

InformationModels

Human-Machine-Interface

Eng. & Op.Workflows

Middleware & Digital

Plant

IntegratedEngineering& Operation

Studienrichtung AMR 33

Ziel Praktikable Methoden und Messverfahren für

die Industrie Kosteneffiziente Evaluation

Lösungsansatz Nutzung von Nutzer- und Workflow-

Modellen Realitätsnahe Untersuchungs-

umgebungenEinsatz in Forschung und Lehre

Praktikum ProzessleittechnikProjekt Mensch-Maschine-SystemeOberseminar Mobile MMI

Usability in der Prozessindustrie (UPI-Lab)

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.microinput.com/images/sap_logo.gif&imgrefurl=http://www.microinput.com/partners.htm&h=384&w=739&sz=5&hl=de&start=4&um=1&tbnid=lKv1JWyNrrmguM:&tbnh=73&tbnw=141&prev=/images?q=sap+logo&svnum=10&um=1&hl=de&rlz=1T4GFRC_deDE213DE213

EU IP ComVantage (2012-2014, 10 Mio EUR)

Ziel• Entwicklung eines kollaborativen

Netzwerks für virtuelle Unternehmen

Lösungsansatz• Modellgetriebener Software- und

Prozessentwurf• Vernetzung mittels semantischer

Technologien• Dynamische, dezentrale

Zugriffsverwaltung• Interaktion mit der Digitalen

Anlage mittels Apps auf Smartphones und Tablets

Studienrichtung AMR 34

Vorführender

Präsentationsnotizen

Collaborative Manufacturing Network for Competitive Advantage

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.microinput.com/images/sap_logo.gif&imgrefurl=http://www.microinput.com/partners.htm&h=384&w=739&sz=5&hl=de&start=4&um=1&tbnid=lKv1JWyNrrmguM:&tbnh=73&tbnw=141&prev=/images?q=sap+logo&svnum=10&um=1&hl=de&rlz=1T4GFRC_deDE213DE213

Professur für Regelungs- und Steuerungs-theorie

Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Klaus Röbenack

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie

Regelungs- und Steuerungstheorie –wofür?

Forschung

Forschung - Anwendungen

Kristall-züchtung

Holzbearbeitungsmarte TextilienFahrzeugregelung

ZellmodelleUnteraktuierte Manipulatoren

Vorlesungen: Regelungstechnik 1+2 Nichtlineare Regelungstechnik 1+2 Mehrgrößenregelung Prozessidentifikation Flachheitsbasierte Folgeregelung Optimale Steuerung Robuste Regelung

Zusätzlich Methodenwissen: Numerik Computer-Algebra Programmierung

Lehre – Vorlesungen/ Übungen

Didaktisch optimierte Praktikumsversuche zurErgänzung und Vertiefung der Theoriekenntnisse

Drehzahlregelung Schwebekörper Helikopter Mobiler balancierender Roboter Dreifachpendel

Lehre – Praktika

Professur für Automatisierungstechnik

Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Fakultätsname ETIT Institut für Automatisierungstechnik

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

GuidanceNavigation Control

Optical Computers Opto-Mechatronics

Control of MEMS-MicromirrorsWavefront ShapingOptical Fourier ProcessorsOptical CorrelatorsSmart Imaging SystemsSurface Inspection

Robotics

Information-basedAutomationInternet Technologies Model-based TechnologiesHuman-Machine Interfaces

Industrial Automation

Systems Design

Research

Image-based Navigation /SLAMModel predictive planningAerial manipulationSpacecraft Docking HIL SimulationControl architecturesMinimum-Hardware-Concepts

DFGDLRESAEUAirbus D&S

ESA AiFFhG

DFGAiFBMBF

EUESADFGSiemensModel-based Systems Engineering

Dependability EngineeringModeling & Simulation

StaffScientific (State): 5Scientific (Ext.): 10 Technical: 2

Mechatronics


Research

FlypulatorAerial

ManipulationStreet Navigation and Mapping

Planetary Landing

Visual Navigation

FisheycameraFront camera Localization Online Mapping

Path Planning

Autonomous Systems – Mobile Robotics


Research

Vision based relative navigationOn-orbit servicing

[Source: Airbus DS]

Spacecraft Hardware- in-the-Loop Docking Simulation

Micro-gravity contact dynamics


Systems Design

Research



Safe Town Lab

Anomaly Detection withArtificial Intelligence

Safe AutonomousTraffic Management

Source: Kuka




Research

ESA AiFFhG Mechatronics

Control of MEMS Laser Scanners (Lidar)

[Fraunhofer IPMS]

Smart Imaging Systems Optoelectronic image correction

[Fraunhofer IPMS]


Lehre

Diplom-/Masterstudiengänge• Elektrotechnik• Mechatronik• Informationssystemtechnik• Regenerative Energiesysteme• Wirtschaftsingenieure• Maschinenbau (Luft- und Raumfahrt)

Lehrveranstaltungen• Automatisierungstechnik (Grundstudium)

• Ereignisdiskrete Systeme 1, 2 (+P)

• Modellbildung & Simulation (+P)

• Systementwurf (+P)

• Industrielle AT : Entwurf eingebetteter Systeme

• Internet in der AT, Teleautomation (P), XML- und Web@AT

• Mechatronische Systeme, Regelung von Mehrkörpersystemen

• Robotik: Steuerung von Manipulatoren + mobilen Robotern

• Bahn- und Lageregelung für Raumfahrzeuge

• Model-based Dependability Analysis

• Seminare: Hauptseminar AMR, Mobile Robotik, Modellbildung & Simulation


GuidanceNavigation Control



Robotics

Information-basedAutomationInternet Technologies Model-based TechnologiesHuman-Machine Interfaces

Industrial Automation

Systems Design

Research

Image-based Navigation /SLAMModel predictive planningAerial manipulationSpacecraft Docking HIL SimulationControl architecturesMinimum-Hardware-Concepts

DFGDLRESAEUAirbus D&S

ESA AiFFhG

DFGAiFBMBF



StaffScientific (State): 5Scientific (Ext.): 10 Technical: 2

Mechatronics


Research

FlypulatorAerial

ManipulationStreet Navigation and Mapping

Planetary Landing

Visual Navigation

FisheycameraFront camera Localization Online Mapping

Path Planning

Autonomous Systems – Mobile Robotics


Research

Vision based relative navigationOn-orbit servicing

[Source: Airbus DS]

Spacecraft Hardware- in-the-Loop Docking Simulation

Micro-gravity contact dynamics


Systems Design

Research



Safe Town Lab

Anomaly Detection withArtificial Intelligence

Safe AutonomousTraffic Management

Source: Kuka




Research

ESA AiFFhG Mechatronics

Control of MEMS Laser Scanners (Lidar)

[Fraunhofer IPMS]

Smart Imaging Systems Optoelectronic image correction

[Fraunhofer IPMS]


Lehre

Diplom-/Masterstudiengänge• Elektrotechnik• Mechatronik• Informationssystemtechnik• Regenerative Energiesysteme• Wirtschaftsingenieure• Maschinenbau (Luft- und Raumfahrt)

Lehrveranstaltungen• Automatisierungstechnik (Grundstudium)

• Ereignisdiskrete Systeme 1, 2 (+P)

• Modellbildung & Simulation (+P)

• Systementwurf (+P)

• Industrielle AT : Entwurf eingebetteter Systeme

• Internet in der AT, Teleautomation (P), XML- und Web@AT

• Mechatronische Systeme, Regelung von Mehrkörpersystemen

• Robotik: Steuerung von Manipulatoren + mobilen Robotern

• Bahn- und Lageregelung für Raumfahrzeuge

• Model-based Dependability Analysis

• Seminare: Hauptseminar AMR, Mobile Robotik, Modellbildung & Simulation

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