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Untersuchung zum Einsatz der Maximalkraftmessung in Forschung, Trainingskontrolle und Rehabilitation
(2018)
Manuelle Muskelfunktionstests werden im Therapiealltag eingesetzt um die Kraft ein-zelner Muskeln oder Muskelgruppen zu bestimmen. Die inhärente Problematik dieser Techniken ist die subjektive Einschätzung durch den Therapeuten.
Die vorliegende Arbeit stellt eine alternative Methodik zu manuellen Muskelfunktions-tests vor. Durch den Einsatz von geeigneter Messtechnik wird der subjektive Einfluss durch den Therapeuten minimiert und die Diagnostik somit erheblich verbessert.
Die vorgestellte Methodik verwendet ein Maximalkraftmesssystem zur Muskelfunkti-onsdiagnostik. Ziel der Arbeit ist es, dieses Messsystem hinsichtlich seiner Eignung im Therapiealltag zu untersuchen. Weiterhin werden Anwendungsmöglichkeiten des Sys-tems zur gezielten Trainingssteuerung im Sport evaluiert.
Über einen Zeitraum von mehreren Wochen wurden Maximalkraft, Oberschenkelum-fang und gegebenenfalls das subjektive Schmerzempfinden der Probanden gemessen.
Zusätzlich wurden Fragebögen entwickelt, welche die subjektiven Eindrücke von Pati-enten und Therapeuten im Umgang mit dem Messsystem erfassten.
Im Rahmen der Versuchsreihen konnten gezeigt werden, dass die isometrische Maxi-malkraftmessung geeignet ist, um Therapie- und Trainingsverläufe präzise zu dokumen-tieren. Dabei ist das untersuchte Verfahren dem Testverfahren der manuellen Muskel-funktionsdiagnostik in der Präzision seiner Aussagen überlegen. Intra- und Interindivi-duelle Vergleiche konnten angestellt werden. Bei Messung der Muskelkraft unter Schmerzen ist die Aussagekraft des Verfahrens eingeschränkt.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein System zur Erfassung aller relevanten Daten, die während des Produktionsprozesses der Pendix-Antriebssätze und Ersatzteile entstehen, entwickelt. Dabei soll das Bestandssystem, bei dem eine Erfassung aller Informationen separat und dateibasiert von der jeweiligen Arbeitsstation erfolgt, durch eine Middleware ersetzt werden. Damit wird die Datenerfassung vereinheitlicht und die heterogenen Daten zusammengeführt. Der größte Vorteil ist dabei in der einfacheren Verwaltung und Auswertung zu erwarten. Um eine Verbesserung der Produktionsdatenerfassung zu ermöglichen, ist ein Verständnis der Prozessschritte notwendig. Während der Produktion durchlaufen die einzelnen Komponenten mehrere Stationen. Zuerst werden die Einzelteile (Stator, Rotor, Leistungselektronik) des elektrischen Motors zusammengebaut. Im nächsten Schritt durchläuft der Antrieb eine Reihe von Inbetriebnahmetests durch die sichergestellt wird, dass der Motor alle nötigen Anforderungen erfüllt. Dabei werden die Ergebnisse der Messungen erfasst, welche sich speziell für statistische Auswertungen im Rahmen von Qualitätssicherungsmaßnahmen eignen. Die Batterie wird vorgefertigt von einer Fremdfertigung geliefert. Auch hier wird vor dem Versand an den Endkunden eine Reihe von Messungen durchgeführt. Die gewonnenen Daten eignen sich ebenfalls als Indikator für die Qualitätssicherung. Zuletzt werden die einzelnen Komponenten (Motor, Batterie, weitere Einzelteile) in Sets nach Wunsch des Kunden zusammengestellt (Kommissionierung) und an diesen versendet. Die dabei erfassten Daten sind elementar für etwaige Garantieansprüche, Rückrufe oder ähnliches. Darüber hinaus eignen sich die Daten für Verkaufsstatistiken und zukünftige Produktionsplanungen. Um eine langfristige Wartbarkeit und Plattformunabhängigkeit zu gewährleisten ist eine Entwicklung dieser Funktionen, im Rahmen einer Middleware genannten, anwendungsneutralen Plattform, sinnvoll. Die Umsetzung als Webservice mit einer REST-Schnittstelle ist aus heutiger Sicht ein wichtiger Schritt, um zukünftigen Entwicklungen hin zu endkundenbasierter Software (Webshop, Kundenportal, Smartphone-Apps) zu begegnen. Eine Sammlung von Technologien und Schnittstellen (Framework) die eine solche Entwicklung stark vereinfachen und beschleunigen ist das Spring Framework, deshalb soll die Projektumsetzung mit diesem erfolgen. Im ersten Schritt ist die Umsetzung der Datenerfassung am Beispiel des idealen Produktionsprozesses geplant und die generische Anzeige der Daten anhand von einfachen Filtern. Sowie daraus ein erstes funktionierendes System entstanden ist, kann die
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Dehnbarkeit von gesputterten transparenten Dünnschicht-Elektroden wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) und Wasserdampf-Permeationsbarrieren wie Zink-Zinn-Oxid (ZTO) auf Ethylentetrafluorethylen (ETFE) Kunststofffolie. Dabei wird der Einfluss der Rissbildung auf den Widerstand der Elektrodenschichten ermittelt. Diese sollen für die ausreichende Leitfähigkeit für Elektrochrome Zellen und organische Solarzellen sorgen. Aufgrund der Verwendung dieser Zellen im architektonischen Bereich treten hohe mechanische Belastungen auf. Umwelteinflüsse und Anwendung verursachen Dehnungen und Spannungen in den Systemen und können zum Reißen der Schichten führen. Daher wird das Verhalten von Einzelschichten und Schichtsystemen unter Dehnung in dieser Arbeit untersucht.
Allgemein wurde festgestellt, dass die kritischen Dehnungen von ZTO Einzelschichten mit 0,5
Thermoablative Technologien etablieren sich heutzutage vor allem in der Tumortherapie und haben sich in den letzten Jahren einen hohen Stellenwert in der onkologischen Alternativbehandlung mittels Hyperthermie angeeignet.Bevor in der Medizin technische Applikationen an einem ex-vivo Gewebeteilstück und später am lebenden Organismus erprobt werden, prüft und analysiert man diese zuvor eingehend an künstlich hergestellten Phantomen, die einen wichtigen Faktor der Reproduktion beinhalten. Besonders ausschlaggebend dabei ist, dass der Prüfkörper das zu behandelnde Gewebe des Organs, anhand seiner dielektrischen und thermodynamischen Eigenschaften nahezu perfekt imitieren muss. Auf dieser Basis liegt die Begründung von künstlich hergestellten Phantomen, welche das Lebergewebe während einer einwirkenden Ablation simulieren. Mittels eines indirekten Messverfahrens, der sogenannten Reflexionsmethode eines Netzwerkanalysators (Network-Analyser), detektiert man dessen Permittivitätswerte, worauf man die daraus resultierenden Ergebnisse mit Referenzwerten vergleicht.
Die elektrische Stimulation von Muskeln ist heute in der Medizin weit verbreitet. Ei-ne genauere und effektivere elektrische Stimulation der Muskeln kann dem Patien-ten gut helfen. Ziel dieser Masterarbeit ist es, Matrixelektroden für den Unterarm zu entwickeln. Ihre Funktion besteht darin, die Hand und die Finger so zu steuern, dass die erwartete Aktion durch Signalmanipulation abgeschlossen wird.
Der Verfasser entwickelt eine Methode zur Positionierung des Unterarmmuskels basierend auf der Anatomie und verifiziert diese durch Experimente. Es wurde ebenfalls ein Bewertungsmodell entwickelt. Die in dieser Arbeit entwickelte Metho-de hat sich als wirksam erwiesen. Durch Big-Data-Experimente kann sie wahr-scheinlich perfektioniert werden.
Als Grundlage für das Elektrodendesign wurden auch Experimente mit mehreren Elektroden durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Stimulation mit mehreren Elektroden so gestaltet werden kann, dass sie funktionale Aktionen auslöst. Die Er-gebnisse sind für die Anwendung der Stimulation von Bedeutung.
Erhöhung der Primärstabilität von Dentalimplantaten durch Integration von Formgedächtnislegierungen
(2018)
Dentalimplantate bieten eine effektive Möglichkeit, fehlende Zähne zu ersetzen. Für eine erfolgreiche Osseointegration des Implantats, ist eine ausreichend hohe Primärstabilität von großer Bedeutung. Gerade für Patienten mit geringer Knochenqualität ist das Risiko einer frühzeitigen Auslockerung erhöht. Anhand dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich Formgedächtnislegierungen in einem Dentalimplantat integrieren lassen, sodass eine höhere Primärstabilität erreicht und die Erfolgsrate für Risikopatienten gesteigert werden kann. Die Fähigkeit, dass diese Materialien aufgrund der Phasenumwandlung Arbeit verrichten können, sollte dabei genutzt werden. Durch die Anwendung der methodischen Konstruktionstechnik konnten zwei verschiedene Konzepte vorgestellt werden. Unter Zuhilfenahme der Finite Elemente Methode wurden beide hinsichtlich ihrer Wirksamkeit untersucht. Unter Beachtung der Aspekte Wirtschaftlichkeit und Fertigung wurde eine Vorzugslösung gewählt.
Eine bestehende Messeinrichtung wird bezüglich ihrer Diffusionsrate optimiert. Hierfür wird das Messvolumen zusätzlich mit Silikon und Epoxydharz verdichtet. Des Weiteren ist das bereits vorhandene Programm zum Auslesen der Konzentrationen angepasst worden, um das Signal-Rausch-Verhältnis der Sensoren zu minimieren. Im Ergebnis lässt sich eine deutliche Verbesserung der Diffusionsrate und des Signal-Rausch-Verhältnisses feststellen.
Der nächste Schritt besteht in der Inbetriebnahme der nun optimierten Messeinrichtung. Dabei wird zuerst der Sensor für die Konzentrationsmessung von Kohlenstoffdioxid untersucht. Dafür wurde die CO2 Produktion einer Kerze gemessen und ausgewertet. Im nächsten Abschnitt wird das thermische Verhalten der Sensoren mit einer Glühbirne überprüft. Dabei zeigt sich ein Konzentrationsabfall von 0,111 Vol.-% nach Aktivierung der Lampe.
Im nächsten Messversuch wird die Reproduzierbarkeit der Messergebnisse untersucht. Hier wurde auch eine Quecksilberdampflampe integriert, welche zur Aktivierung der TiO2 Schichten verwendet werden sollte. Dabei zeigte sich, dass dieses Beleuchtungselement das vorhandene Methan bereits eigenständig oxidieren kann.
Der letzte Versuchsaufbau bestand in der Messung einer photokatalytischen Reaktion. Die in dieser Arbeit verwendeten Schichten wurden auf unterschiedliche Arten hergestellt. Es wurden vier Silizium Wafer mit einer 28 nm dicken TiO2 Schicht in der ALD Anlage der Westsächsischen Hochschule Zwickau angefertigt. Da die Oberfläche sehr klein ist, wurden außerdem vier Folien mit einem flüssigen Mittel behandelt. Laut Hersteller soll die applizierte Schicht photokatalytisch wirksam sein. Im Ergebnis lässt sich keine Veränderung der CO2 Konzentration feststellen.
Da die Sensoren stark temperaturabhängig sind und dadurch keine verlässlichen Ergebnisse produzieren können, eignen sich diese nicht weiterhin für die Aufnahme der Gaskonzentrationen.
Um Algorithmen für Fahrassistenzsysteme und autonomes Fahren zu testen, können eine simulierte Umgebung und virtuelle Steuergeräte genutzt werden. ETAS EVE stellt hierbei das virtuelle Steuergerät und Vires VTD die virtuelle Umgebung (Fahrzeuge, Sensorik, Straßen, Hindernisse) zur Verfügung. Damit beide Programme in einer synchronen Simulation ausgeführt werden und Daten austauschen können, wird eine zwischengelagerte Schnittstelle benötigt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Umsetzung dieser Schnittstelle.
Konzeption und prototypische Implementierung eines leichtgewichtigen Java-Backend-Architekturstacks
(2018)
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Ausarbeitung und Praxiserprobung des Tameware-Ansatzes, den zuvor Dr. Karl-Heinz Wichert in seinem Vortrag "Tameware: Software wieder selber machen. Ein Selbstversuch." vorstellte. Der Tameware- Ansatz kritisiert die Verwendung von Frameworks und umfangreichen Bibliotheken in der Softwareentwicklung. Er vertritt die These, dass diese die Sicherheit, Performance und Wartbarkeit von Enterprise-Anwendungen im Java-Umfeld negativ beeinflussen. Die vier erarbeiteten Prinzipien Reduce Foreign Libraries, Avoid Transitive Dependencies, Don't Overdo Abstraction und Favor Plain Java Code für den Tameware-Ansatz sollen dem entgegenwirken. Sie helfen dabei konkreten, übersichtlichen, nachvollziehabren Quellcode zu erzeugen, wodurch die langfristigeWartbarkeit, die Prüfbarkeit der Sicherheit und Performance der Anwendung gesteigert werden soll. Die Praxiserprobung erfolgt anhand einer Überarbeitung des Projektes "Bandproobe". Hierbei entfällt ein Großteil der Konzeptions- und Entwicklungsarbeit auf technische Querschnittsthemen, wie Persistierung, Zugriffskontrolle und der Erstellung von REST-Schnittstellen. Die dabei entstehende Applikation wird anschließend durch ausgewählte Metriken und Interviews mit Entwicklern und Softwarearchitekten untersucht. Dabei wird subjektiv und objektiv geprüft, ob die erzeugte Applikation nachvollziehbar, langfristig wartbar und prüfbar auf Sicherheit ist. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine konkrete und nachvollziehbare Applikation mit dem Tameware-Ansatz entwickelt werden konnte. Im Hinblick auf die langfristige Wartbarkeit und Sicherheitsprüfbarkeit sind die Ergebnisse nicht eindeutig. Die entwickelte Applikation liefert wiederverwendbare Komponenten, die nach weiterer Entwicklungsarbeit und Dokumentation ein Fundament für technisch ähnliche Projekte bilden könnte.
Seit der Entwicklung und Weiterentwicklung von Datenbrillen werden diese nicht mehr nur als Einzelware für den Fachhandel angeboten. Das Angebot von Massenware reicht nun vom privaten Sektor bis hin zum industriellen Sektor. Die Wirtschaft und die Industrie profitieren durch Massenware, da die Preise für Datenbrillen gesenkt werden können. Die Anforderungen für Datenbrillen für den privaten Sektor sind ähnlich den Anforderungen für Datenbrillen, die in der Industrie eingesetzt werden. Der Einsatz solcher Hardware kann demnach branchenübergreifend erfolgen. Dazu muss in einer Anforderungsanalyse geprüft werden, ob die verwendetet MR-Brille diese Eignung besitzt. Darauf aufbauend wurde eine Software entwickelt, die einen beispielhaften Montageprozess unterstützen kann. Der Montagearbeiter hat weiterhin beide Hände frei zum arbeiten, hat aber zusätzlich den Blick auf verschiedene Informationen. Neben der MR-Brille kommt auch ein RFID-Scanner zum Einsatz. Mit Hilfe des RFID-Scanners können Informationen an die MR-Brille gesendet werden, die einerseits qualitative Vorteile bietet und andererseits den Informationsfluss in der Software der MR-Brille steuern kann. Beide Hardwarekomponenten in Kombination bieten die Möglichkeit, Prozesse in der Industrie zu unterstützen, obwohl eine der Komponenten nicht für diesen Einsatz konzipiert wurde.
Im Rahmen des Forschungsprojektes AOSAplus wird ein automatisiertes Stromabnehmersystem für Trolleybusse entwickelt. Die Arbeit greift dabei eine Teilaufgabe auf, mit dem Ziel eine Erkennung und Nachverfolgung von Trolleybus-Oberleitungen mit Toleranz gegenüber unvollständigen Laserscanner-Daten sowie eine Zuordnung erkannter Fahrdrähte zu Leitungspaaren zu ermöglichen. Dazu wird je ein Verfahren aus den Bereichen Maschinelles Lernen sowie Bildverarbeitung und Mustererkennung ausgewählt, implementiert und miteinander verglichen. Zwar zeigt sich, dass sowohl die dichtebasierte Cluster-Analyse mit DBSCAN als auch eine Linienerkennung mit der Hough-Transformation ein Erkennen und Verfolgen ermöglichen, jedoch wird nach einem Abwiegen von Vor- und Nachteilen das Clustering-Verfahren favorisiert. Zudem werden die Interpolation unvollständiger Laserscanner-Messdaten und die Zuordnung erkannter Trolleybus-Fahrdrähte zu zugehörigen Paaren betrachtet. Nach einer Evaluierung mit den Laserscanner-Daten verschiedener Trolleybus-Strecken zeigt sich, dass das entwickelte Verfahren zum Erkennen und Verfolgen von Trolleybus-Oberleitung geeignet ist.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wurden nichtlineare Spinwellen-Prozesse in magnetischen Vortex-Strukturen aus einer Ni81Fe19-Legierung untersucht. Die radialen Randbedingungen und die Rotationssymmetrie eines kreisförmigen Vortex bedingen eine Quantisierung azimutaler und radialer Spinwellen in diesem System. Typische Frequenzen dieser Eigenzustände liegen im Gigahertz-Bereich und können durch Mikrowellenfelder angeregt werden.
In dieser Arbeit wurden verschiedene nichtlineare Magnonen-Wechselwirkungen bei hinreichend hohen Pumpleistungen mittels mikrofokussierter Brillouin-Lichtstreuung identifiziert. Auswahlregeln für die Aufspaltung der direkt angeregten, fundamentalen Mode in zwei diskrete Zustände mit niedrigerer Energie wurden anhand der gemessenen BLS-Spektra und räumlichen Modenprofile formuliert.
Die zeitliche Entwicklung der Besetzung dieser zusätzlichen Zustände, welche nur durch 3-Magnonen-Streuung erklärbar ist, wurde mithilfe zeitaufgelöster μBLS untersucht. Bei großen Amplituden des externen Anregungsfeldes sättigen die Anstiegszeiten der zusätzlich populierten Zustände. Ein Modell aus gekoppelten Differentialgleichungen basierend auf dem Formalismus der analytischen Theorie wurde vorgestellt, um die experimentellen Daten zu beschreiben. Die Population der linear angeregten Mode und der durch 3-Magnonen-Prozesse angeregten Moden konnten damit hinreichend beschrieben werden. Das Modell und die experimentellen Daten weichen ab dem Einsetzen von Streuprozessen höherer Ordnung voneinander ab.
Der Übergang zur 4-Magnonen-Streuung wurde in weiteren Messungen untersucht und zeigt Kaskaden der verschiedenen Streuprozesse auf Zeitskalen einiger Nanosekunden. Im untersuchten Probensystem bedingt die 4-Magnonen-Streuung die zusätzliche Population von Zuständen mit der 1/2- und 3/2-fachen Anregungsfrequenz. Mögliche Ursachen für diese Beobachtungen werden diskutiert, können jedoch aufgrund ihres zeitgleichen Auftretens nicht experimentell bestätigt werden.