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Mit drei Weiter- und Neuentwicklungen präsentiert sich die FH Köln auf der Hannover Messe 2000

17.03.2000 - (idw) Fachhochschule Köln

"Optimierung von Anlagen mit selbstlernenden Computern" (Fachbereich Elektrotechnik),
"Planung von Produktionsprozessen mit virtueller Realität" (Fachbereich Produktionstechnik)
und "Messung statischer und dynamischer Kräfte mit flachen, druckempfindlichen Sensoren für biomechanische und industrielle Anwendungen" (Fachbereich Elektrotechnik)

Mit drei Weiter- bzw. Neuentwicklungen ist die Fachhhochschule Köln auf der diesjährigen Hannover Messe vertreten (20. bis 25. März 2000. Auf dem Gemeinschaftsstand der nordrhein-westfälischen Hochschulen und Forschungseinrichtungen FORSCHUNGSLAND NRW stellt der Fachbereich Produktionstechnik das Programmsystem "VRP - Virtuelle Realität in der Produktionstechnik", ein Simulationsprogramm zum wirklichkeitsnahen interaktiven Planen, Gestalten, Analysieren und Optimieren von Fertigungs- und Produktionsprozessen, vor und der Fachbereich Elektrotechnik "Flache, druckempfindliche Sensoren, die statische und dynamische Kräfte und Drücke messen für biomechanische und industrielle Anwendungen" (Halle 18, Stand M12). Die regelungstechnische Optimierung von Anlagen mit selbstlernenden Neuronalen Netzen (Selbstlernenden Computern) und Fuzzy-Reglern präsentiert der Fachbereich Elektrotechnik auf dem Stand der Firma Eudig AG aus Dillenburg (Halle 14 Stand J 06).

SELBSTLERNENDE COMPUTER OPTIMIEREN KOMMUNALE KLÄRANLAGEN
Investitionen in Höhe von fünf Millionen DM zum Bau weiterer Klärbecken konnten bei der Kläranlage Krummenohl in Gummersbach eingespart werden durch die regelungstechnische Optimierung der Anlage mit selbstlernenden Neuronalen Netzen (Selbstlernenden Computern) und Fuzzy-Reglern, die unter Federführung von Prof. Dr. Michael Bongards vom Fachbereich Elektrotechnik der Abteilung Gummersbach der Fachhochschule Köln entwickelt worden ist. Vorgestellt wird dieses Optimierungsverfahren auf dem Stand der Firma Eudig AG, die sich auf Prozessrechner und Software im Bereich Umwelttechnik spezialisiert hat und die in der FH Köln entwickelten regelungstechnischen Optimierungswerkzeuge in seinen Automatisierungssystemen einsetzt.

Neuronale Netze erlernen automatisch das Betriebsverhalten einer Kläranlage. Sie sagen wahrscheinliche Betriebszustände und Anlagenbelastungen voraus und ermöglichen damit eine vorausschauende Regelung. Kapazitätsreserven auch von stark belasteten Anlagen lassen sich so optimal nutzen. Auf der Kläranlage Krummenohl in Gummersbach haben sich die Neuronalen Netze in Verbindung mit einem Fuzzy-Regler über einen mehr als einjährigen Probebetrieb sehr gut bewährt. Sie erwiesen sich als wirksames Instrument, um Prozesswasser sicher zu dosieren. Möglich ist weiterhin, auch die Belüftung auf der Anlage vorausschauend zu regeln.

VRP - VIRTUELLE REALITÄT IN DER PRODUKTIONSTECHNIK
Das von Prof. Dr. Konrad Okulicz und Prof. Dr. Rolf-J. Koch entwickelte Programmsystem "VPR - Virtuelle Realität in der Produktionstechnik" eröffnet neue Perspektiven bei der Planung von Produktionsprozessen. Was bislang nur mit abstrakten, mit Zahlen überladenen Prozessmodellen über Simulationsprogramme zu bewerkstelligen war, lässt sich über VRP real - mit den Mitteln der Virtuellen Realität - auf dem Computerbildschirm darstellen. Das Programmsystem lässt nicht nur Maschinen, sondern auch deren Bedienung "real" arbeiten. Somit können bereits in der Planungsphase wichtige Erkenntnisse hinsichtlich Arbeitssicherheit, Ergonomie und Produktivität gewonnen werden. Wichtige Prozessdaten wie Vorgabezeiten, Maschinenbelegung, Kapazitätsauslastung von Betriebsmitteln und Mitarbeitern werden ermittelt und von verschiedenen "Reports" bis hin zur kompletten Investitionsrechnung ausgegeben. Weiter verbessert wurden vor allem die Bedienung und die Datenbankanbindung. Zudem wurde die Benutzeroberfläche verändert, so dass es jetzt noch einfacher ist "neue Welten" zu erstellen.

Das Programmsystem VRP wurde für das Internet entwickelt, damit sich die Spezialistinnen und Spezialisten an verschiedenen Standorten eines Unternehmens an der Optimierung der Produktion beteiligen können. Zur Visualisierung werden neu entwickelte internetfähige Datenmodelle (VRLM) eingesetzt, die einen einfachen Datenaustausch vor allem mit Herstellern von Maschinen, Werkzeugen und Messeinrichtungen ermöglichen, so dass diese Objekte für die Erstellung der eigenen Produktionsumgebung rationell verwendet werden können.

FLACHE, DRUCKEMPFINDLICHE SENSOREN MESSEN STATISCHE UND DYNAMISCHE KRÄFTE FÜR BIOMECHANISCHE UND INDUSTRIELLE ANWENDUNG
Nach dem erfolgreichen Einsatz plattenförmiger Kraftsensoren zur Fahrverhaltensanalyse und Leistungsoptimierung bei den Skirennläufern der alpinen Nationalmannschaft haben Prof. Berthold van Bergen und seine Mitarbeiter vom FB Elektrotechnik diese Sensoren weiterentwickelt. In einem neuen Verfahren werden dünne, druckempfindliche elektrische Widerstandsbahnen sandwichartig zwischen zwei Stahlplatten eingebettet, deren Form die jeweilige Kundin bzw. der jeweilige Kunde vorgibt. Werden die Stahlplatten zusammengedrückt, ändern die druckempfindlichen Bahnen ihren messbaren Widerstandswert je nach Größe der einwirkenden Druckkräfte. Wegen der geringen Schichtdicken treten praktisch keine Stauchungen und Federeffekte während der Messung auf.

Die neuentwickelten Sensoren können überall dort eingesetzt werden, wo Kräfte oder Drücke z. B. über eine Metallplatte "flächenhaft" einwirken. Es ist eine Sensortechnologie:
* für dynamische und statische Anwendungen

* mit verschwindend geringen Federeffekten
* in sehr flacher Bauweise
* in anwendungsgerechter Maßanfertigung

Weitere Anwendungsgebiete: Präventive Messung der Belastung des menschlichen Bewegungsapparats an Sport- und Arbeitsgeräten, in Ergonomie und Rehabilitation. Industrielle Anwendungsfelder: Wäge-, Automatisierungs- und Fördertechnik wie beispielsweise bei der Messung von Auflager- und Gewichtskräften, Druckmessung in Hydraulikanlagen, in der Verkehrstechnik z. B. bei der Bremskraftüberwachung durch plattenförmige Kraftsensoren unter den Bremsbelägen, in der umweltschonenden Energietechnik beispielsweise zur Windkraftmessung und in vielen anderen Bereichen.
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