GFAI INFORMATIONEN - GFAI EV
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
AUSGABE 1 / 2021 GFaI INFORMATIONEN Informationsschrift der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V. AKTUELLES 2 Die „Corona-Jahre“ 2020/2021 3 GFaI-Onlineseminar 2020 AUS DER FORSCHUNG 4 WaveHitMAX 6 Skoliose-Diagnostik in 3D 8 TOP-Energy® 3.0 10 DynaBeam 11 Inversmikroskop WIR STELLEN VOR 12 LWM, TU Dresden TERMINE 12 Messen & Events www.gfai.de
AKTUELLES AKTUELLES
Die „Corona-Jahre“ 2020 / 2021 GFaI-Onlineseminar 2020
Rückblick und Ausblick Projekte aus der 3D-Daten- und Bildverarbeitung
Seit fast einem Jahr wird unser Leben durch die Corona-Pan- Neustrukturierung der gfai tech GmbH Am 3. Dezember 2020 fand das GFaI-Seminar aufgrund der aktuellen Situation zum ersten Mal online als Web-Konferenz statt.
demie geprägt. Hatten wir am Anfang noch gedacht und ge- Bei der gfai tech GmbH gab es im letzten Jahr ebenfalls einige Das virtuelle Format wurde sehr gut angenommen. Mitarbeiter aus verschiedenen Forschungsbereichen der GFaI stellten wie
hofft, dass es nicht so schlimm werden wird, ist es nun leider Veränderungen. So wurden im September 2020 Philip Höhna gewohnt ihre aktuellen Arbeiten für Kollegen, Mitglieder und weitere Interessenten vor. Zudem gab es einen externen Fachvortrag
Realität: auch dem Jahr 2021 wird die Pandemiesituation ihren und Johannes Pehe als neue Geschäftsführer vorgestellt, nach- von Dr. Alexander Ladikos (ImFusion GmbH) zum Thema „3D Reconstruction from Multiple RGB-D Sensors for Body Scanning App-
Stempel aufdrücken. Vor diesem Hintergrund bedankt sich die dem Gunnar Heilmann nach langjähriger Geschäftsführertä- lications“.
Geschäftsführung der GFaI ausdrücklich bei den Förderern und tigkeit ausschied. Nach weiteren Umstrukturierungen bezog
Projektträgern, dem Vorstand der GFaI, bei den Personen, die die gfai tech neue und geräumigere Büros im ersten Stock des
neue Leitungsaufgaben übernommen haben und last, but not GFaI-Gebäudes und nutzt eine große Halle, die sowohl Lage-
01 3D-Datenverarbeitung (Dähne)
least bei allen Mitarbeitern für ihr Engagement. rung und Kalibrierung der Messtechnik an einem Ort zulässt.
LaScaBi: Gleichzeitige Erfassung von Laserscandaten und
photogrammetrischen Bildverbänden
Im ersten Quartal 2020 wurde die GFaI, wie wahrscheinlich die Zudem wurden auch neue Produkte wie WaveHit MAX
(S. 4) und
In der Projekt LaScaBi werden Schwächen von Laserscans anhand von Fotodaten einer Ka-
meisten Firmen und Einrichtungen, von der Corona-Pandemie DynaBeam (S. 10) gelauncht. Die Einführung weiterer Produkte
mera kompensiert. Durch diesen hybriden Ansatz werden unzugängliche Objekte, Anzeigen
kalt erwischt. Aufgrund des im März angeordneten Lockdowns ist in der Vorbereitung. Langfristige Partnerschaften mit Indus-
und Schilder einfacher in der Szene aufgenommen, was alleine mit Laserscannern nicht mög-
und zum Schutz unserer Mitarbeiter wurde die GFaI innerhalb triekunden erlaubten die Auswirkungen der Corona-Pandemie Fehlstellen eines Laserscans von lich wäre. Eine verständliche Nutzerführung erleichtert es dem Anwender mit einer Kamera
weniger Tage „runter“ gefahren. Es wurden Hygienepläne er- abzufedern. Mit dem neuaufgestellten Team ist die gfai tech einem komplexen Objekt
eine Bildserie aufzunehmen, aus der dann ein 3D-Model errechnet wird, welches ergänzend
arbeitet, entsprechende Schutzmittel bereitgestellt und nach weiterhin gut gerüstet ihren Kunden und Partnern innovative
die Fehlstellen in dem Laserscan vervollständigt.
Möglichkeit die Mitarbeiter ins „mobile Arbeiten“ nach Hause Produkte und Services anzubieten und sie als Problemlöser in
Das Projekt LaScaBi (20698 N) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des
geschickt. der Schall- und Schwingungstechnik zu unterstützen. Deutschen Bundestages gefördert.
Finanziell hat die GFaI die Zeit mit einem blauen Auge über- Gründung der Adalogic GmbH
standen. Am Anfang der Pandemie sind die Einnahmen, insbe- Bereits 2019 wurde beschlossen, eine neue Vertriebsgesell-
Bildverarbeitung / Industrielle Anwendungen (Hohnhäuser, Matern, Wolff, Püschel)
sondere im Bereich Automotive, dramatisch eingebrochen. Die schaft zu gründen. Pandemiebedingt wurde dieses Vorhaben 02
von der Bundesregierung großzügig bereitgestellten Finanzhil- verschoben. Im vierten Quartal 2020 ist die GFaI mit der Grün- Vom CAD zum gedruckten Werkstück – Additive Fertigung
fen konnten von gemeinnützigen Vereinen, wie der GFaI, nicht dung der Adalogic GmbH einen weiteren Schritt in Richtung faserverstärkter Multifunktionsbauteile in 7D
in Anspruch genommen werden. Technologietransfer gegangen. Dem erfolgreichen Beispiel der
Im geförderten Forschungsvorhaben ASM - Additive Sandwich Manufacturing wurden Techni-
100%-igen GFaI-Tochter gfai tech GmbH folgend, ist die Adalo-
ken und Verfahren für den 3D-Druck von faserverstärkten Funktionsbauteilen erforscht. Im Teil-
Erst Ende des Jahres gab es für Forschungsinstitute staatliche gic GmbH für die Vermarktung bestimmter F&E-Ergebnisse der
projekt der GFaI stand die Generierung der Druckbahnen und die Erzeugung des ausführba-
Corona-Hilfen in Form von erhöhten Förderquoten im Förder- GFaI zuständig. Der Fokus liegt dabei auf der Verwertung von
ren NC-Programms im Vordergrund. Die Berücksichtigung der zeitlichen Abhängigkeiten der
programm INNO-KOM. Da dieser Projektmechanismus durch Produkten aus den Forschungsbereichen Graphing und Bild-
einzelnen Druckbahnen aufgrund von Steig-, Anbinde- und Topfzeiten war eine der zentralen
die GFaI stark genutzt wird, hat das sehr geholfen. Ein Großteil verarbeitung/Industrielle Anwendungen. Im Portfolio der neu-
Herausforderungen des Projekts.
des Rückgangs der Industrieeinnahmen konnte durch die Erhö- en Tochtergesellschaft finden sich u. a. die Lösungen AutoPlan,
Automatisch generierte 7D-Druckbahnen Das Projekt ASM (19714 BG) wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung aufgrund eines Beschlusses des
hung der Fördermittel und durch Reduzierung der laufenden KBMW, Marie VCA, QuickSteps und SwitchLay sowie Software für einen Probekörper. In Grün die Auf- Deutschen Bundestages gefördert.
Kosten ausgeglichen werden. Trotzdem wird das Geschäftsjahr für die Materialanalyse. Als Geschäftsführerin wurde Magda- tragbahnen und zugehörige Anschluss-
bahnen in Blau.
2020 nicht das Beste in der Geschichte der GFaI sein. Der Jah- lena Böck berufen.
resabschluss wird wieder auf der Mitgliederversammlung im
Sommer vorgestellt und erläutert. GFaI-Vertrieb von TOP-Energy ®
Der Vertrieb von TOP-Energy – einer etablierten Lösung für Fra- Bildverarbeitung / Industrielle Anwendungen (Hohnhäuser, Drost, Wolff, Kant, Püschel)
03
Um in Zukunft besser auf derartige Situationen vorbereitet zu gen der Energiesystemoptimierung – wird seit Beginn 2021 wie- Modellbasierte Reduzierung von schwingungsinduzierten
sein, wurde das vergangene Jahr auch für strukturelle Verän- der unter direkter Regie der GFaI durchgeführt. Die ehemalige
derungen in der GFaI und deren Tochterfirmen genutzt. Auf der Tochtergesellschaft der GFaI magis consult, die bis dahin den
Messartefakten in 3D-Daten bei der industriellen Fertigung
Vorstandssitzung im Juni wurde beschlossen, die Geschäftslei- Vertrieb leitete, geht eigene Wege. Da der Service, der Vertrieb Im Projekt RobaLacki werden Fensterrahmen individueller Größe, Form und Rahmengeo-
tung personell zu verstärken. Gregor Wrobel wurde zum stell- und die Entwicklung von TOP-Energy nun im Forschungsbereich metrie automatisch mit einem Industrieroboter lackiert. Dazu werden diese zunächst mit
vertretenden Geschäftsführer berufen. Sein Nachfolger als Graphing konzentriert sind, ist den Anwendern und Kunden mehreren Laserscannern aus verschiedenen Richtungen erfasst und die aufgenommenen
Bereichsleiter des Forschungsbereichs Graphing ist Dr. Stefan eine kompetente Beratung und Betreuung aus erster Hand si- Punktdaten zu einer einzigen Punktwolke vereinigt. Während des Scanprozesses kann es zu
Kirschbaum, stellvertretender Bereichsleiter ist Robert Scheffler. cher. Dafür steht ein Serviceteam aus erfahrenen Ingenieuren Schwingungen des Rahmens an der Förderanlage kommen, die mit der hier vorgestellten
Allen drei sei an dieser Stelle viel Erfolg bei ihren neuen Tätigkei- der Energie- und Verfahrenstechnik, Wirtschaftswissenschaft- Technik reduziert wurden. Dadurch ist man in der Lage, auf Details des Fensterrahmens bei
Vergleich von gescanntem (rot) und
ten gewünscht. Die Aufgabenteilung innerhalb der Geschäfts- lern und Mathematikern bereit. schwingungsreduziertem Rahmen der Lackierung individueller zu reagieren.
(grün). Die ausgeglichene Schwingung
leitung wird auf der Mitgliederversammlung 2021 vorgestellt. Das Projekt RobaLacki (ZF4148307DB7) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines
des Rahmens ist deutlich in den perio- Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Weiterhin ein erfolgreiches Jahr und Gesundheit wünscht Ihnen dischen Mustern an oberer und unterer
Ihre GFaI-Geschäftsführung Strebe zu erkennen.
2 I GFaI-INFORMATIONEN GFaI-INFORMATIONEN I 3
AUS DER FORSCHUNG AUS DER FORSCHUNG
Um die Impulsparameter (wie z. B. Schlag- Alleinstellungsmerkmale gegenüber dem Stand der Technik:
kraft, Impulsbreite) bestmöglich an die • Garantiert vollautomatische, reproduzierbare und hochpräzise
eigene Anwendung anzupassen, kann Single-Hit-Anregungen eines Prüfobjekts
der Impulshammer mit verschiedenem • Automatische Justierung der Parameter für eine gewünschte Schlagkraft
Zubehör ausgestattet werden. Dieses um- • Automatische Suche des Anschlagpunkts
fasst verschiedene Kraftsensoren, für un- • Positionsänderungen des Prüfobjekts werden automatisch kompensiert
terschiedliche Kraftbereiche (20 bis 400 N • Handgeführte Bedienung möglich
und 100 bis 2000 N), verschiedene Ham- • Interne Qualitätssicherung und Protokollierung
merspitzen aus unterschiedlichen Materia- • Keine manuelle Einstellung durch den Anwender mehr notwendig
lien oder zusätzliche Masse.
www.wave-hit.com
WaveHitMAX
Der erste intelligente, vollautomatische Impulshammer
Im Forschungsbereich Strukturdynamik / Mustererkennung der Differenzen in der Strukturantwort, die auf einen eventuellen
GFaI wurde ein innovativer Impulshammer entwickelt. Der Defekt hindeuten, unterscheiden zu können.
WaveHit MAX
bietet überall dort eine vollintegrierte Lösung, wo WaveHitMAX bietet für jede
Prüfobjekte präzise, breitbandig und automatisch angeregt Der WaveHitMAX bietet als erster Impulshammer überhaupt eine Anwendung die passende
Hammerspitze. Diese sind
werden sollen. Dies kann sowohl eine klassische Modalanalyse, interne Auswertung des Kraftsensorsignals. Dadurch kann er
unterschiedlich groß und
eine Klangprüfung, als auch eine Qualitätskontrolle innerhalb selbst die Steuerung der Schlagparameter übernehmen und bestehen aus verschiede-
nen Materialien (Metall,
einer Produktionslinie sein. auf sich verändernde Umgebungsbedingungen, Materialien
Plastik und Gummi) mit un-
oder Lagerungen reagieren. Der Nutzer gibt lediglich die terschiedlichen Härtgraden
Die Impulsanregung bietet gegenüber anderen Anregungs- Schlagkraft des Kraftimpulses vor. Diese automatische Rege- (hart bis extra soft).
▼
arten den Vorteil, dass sie schneller durchgeführt werden kann lung macht den Impulshammer zum ersten Smart Device der
und damit in kurzer Zeit viele Tests durchlaufen werden können. Strukturdynamik.
Außerdem ist keinerlei Befestigung am Prüfobjekt notwendig.
KONTAKT:
Damit wird der vorbereitende Aufwand der Tests deutlich re- Der WaveHitMAX kann sowohl vom PC aus als auch autonom
Strukturdynamik / Mustererkennung
duziert oder ermöglicht sie überhaupt erst. mittels integrierter Steuereinheit betrieben werden. Innerhalb
Daniel Herfert
der Software, aber auch über das Display am Hammer können
Tel.: +49 30 814563 - 591
Der WaveHitMAX ermöglicht die Impulsanregung mit einem die wesentlichen Einstellungen (wie z. B. Anzahl an Schlagwie-
eMail: herfert@gfai.de
garantierten Einzelschlag. Das heißt, die Hammerspitze zieht derholungen, Zeit zwischen den Schlägen und Schlagparame-
schnell genug zurück, um nicht erneut auf die Struktur aufzu- ter) festgelegt werden. Der Schlagbetrieb kann über folgende
prallen. Im Bereich der Modalanalyse ist diese Einzelschlagan- Schlagauslöser gestartet und gestoppt werden:
regung extrem wichtig und Grundlage für alle folgenden Ana-
lysen. Denn jeder weitere Aufprall auf die Struktur verfälscht • Manuelles Auslösen per Software, kabelgebundene oder
die tatsächliche Schwingung, sodass die Messung nicht ge- Infrarot-Fernbedienung
nutzt werden kann. Auch im Bereich der Klangprüfung ist eine • Automatisches Auslösen durch angeschlossenes Trigger-
reproduzierbare Strukturanregung notwendig, um geringe Signal
4 I GFaI-INFORMATIONEN GFaI-INFORMATIONEN I 5
AUS DER FORSCHUNG AUS DER FORSCHUNG
Skoliose-Diagnostik in 3D
Weniger Röntgenbelastung
durch innovatives 3D-System
2: Darstellung der sieben Patientengruppen nach Lehnert-Schroth
Oben: Mittelwertmodelle mit Asymmetrie-Distanz-Karte (graue Bereiche Distanz > 9 mm) und 3D-Wirbelsäulenrekonstruktion (gestrichelte Linie),
Unten: Patienten für jede Behandlungsgruppe mit schematischer Darstellung des Wirbelsäulenverlaufs.
Idiopathische Skoliose ist eine der häufigsten Wirbelsäulenerkrankungen (2-4 % Jugendliche im Wachstumsalter) und betrifft vor
allem weibliche Patienten. Aktuell wird die Diagnose und Therapieplanung meist auf Basis von Low-dose-Röntgenaufnahmen 3D-Rekonstruktion der Wirbelsäule Assymetrie-Analyse kann Röntgen ersetzen
durchgeführt, was bei wiederholter Anwendung zu unerwünschten Nebenerscheinungen wie einem erhöhten Krebsrisiko führen Ein weiterer Schwerpunkt des Projektes lag in der 3D-Rekons- Ein Hauptvorteil der Methode besteht darin, lediglich die Asym-
kann. Aus diesem Grund werden aktuell alternative Verfahren wie die optische 3D-Scantechnik intensiv beforscht. Dabei wird eine truktion der Wirbelsäule aus den 3D-Torsodaten für die Visua- metrie des Patienten-Torsos zu sich selbst zu analysieren. Es ist
3D-Ansicht des Oberkörpers mit einem 3D-Sensor angefertigt. Mit einer Analyse-Software wird die Differenz zwischen Original und lisierung und optische Beurteilung der Patienten (Bild 1 links). nicht notwendig Patientendatensätze (3D-Scans) aus unter-
Spiegelung (Asymmetrie) des Oberkörpers als Maß für den Schweregrad der Skoliose untersucht. Hauptanwender sind niederge- Eine besondere Herausforderung lag in der Umsetzung eines schiedlichen Zeitepochen direkt für die Auswertung in Überein-
lassene Ärzte (Orthopäden) sowie Praxisverbünde und kleine bis mittlere Orthopädiebetriebe. robusten automatischen Workflows, der verschiedene Skoliose- stimmung zu bringen. Damit ist das Verfahren robust gegen-
Schweregrade sowie adipöse Patienten gleichermaßen ab- über Veränderungen der Patientenanatomie, die während des
deckt und reproduzierbare Ergebnisse liefert. Ähnliche Ent- Wachstums oder der Behandlung mit einem Korrekturkorsett
wicklungen existieren bereits am Markt. Diese basieren dabei auftreten können. Die Durchführung einer komplett digitalen
Röntgenfreie Diagnose & digitale Dokumentation Im Projekt wird besonderes Augenmerk auf statistische anato-
jedoch vor allem auf optischen Streifenlichtscannern (DIERS, Diagnose bietet leistungsfähige Dokumentationsmöglichkeiten
In der aktuellen Arbeit wurden bestehende Ansätze aufgegrif- mische Modelle gelegt. Dabei werden basierend auf den 3D-
Formetric), die nur die Rückansicht des Patienten scannen für Ärzte, die im Rahmen von evidenzbasierter Medizin immer
fen und durch statistische Modelle des Oberkörpers ergänzt, Scandaten (Punktwolken) einzelner Patienten für bestimmte
und nicht den gesamten Oberkörper mit den Seiten und der wichtiger werden.
um eine automatische Klassifizierung der Patienten in eine klini- Patientengruppen (z. B. mild, moderat, schwer) durch elasti-
Vorderseite. Die Asymmetrie-Verteilung des gesamten Ober-
sche Behandlungsgruppe vorzunehmen. Ziel ist, die Anzahl von sche Mesh-Deformation eines Referenz-Meshes Mittelwertmo-
körpers kann jedoch zu einer verbesserten Diagnosefähigkeit Aktuell befindet sich das Software-Tool in der Praxis-Evaluie-
Röntgenaufnahmen während der Diagnose und im Behand- delle mit identischer Anzahl von Datenpunkten generiert. Die
beitragen, da Skoliose eine dreidimensionale Deformität der rung bei einem klinischen Partner (Dr. med. H.R. Weiss und N.
lungsverlauf deutlich zu reduzieren und die Diagnose sowie Verwendung eines Referenz-Meshes erlaubt statistische Ver-
Wirbelsäule darstellt, die in mehreren Ebenen untersucht wer- Tournavitis). Die Validität des Software-Tools wurde an ca. 50
Entscheidungsfindung der Ärzte zu unterstützen. Eine positive gleiche zwischen den Patientengruppen und die Klassifizierung
den muss. Patientendatensätzen getestet und die Ergebnisse der Arbeit
Nebenerscheinung ist die Möglichkeit der lückenlosen digita- einzelner Patienten in eine Behandlungsgruppe (Bild 2 oben).
sind bereits in einer internationalen Zeitschrift mit Peer-Review[1]
len Dokumentation der Diagnose und Behandlung der Patien-
Um eine weitestgehend automatische Klassifizierung in ver- und bei der 3D-NordOst 2019[2] veröffentlicht.
ten anhand eines digitalen Zwillings zu jedem Behandlungszeit-
schiedene Behandlungsgruppen nach Lehnert-Schroth vorzu-
punkt.
nehmen, wurden bestehende Verfahren der Asymmetrie-Ana- Weitere Fördermaßnahmen sind beim BMBF im Rahmen des
lyse von Skoliose-Patienten, die auf 3D-Körperscans basieren, Förderaufrufs „Digitalisierung in der Medizintechnik“ beantragt.
Klassifizierung von Skoliose-Patienten
aufgegriffen und durch statistische Ansätze erweitert. Die ent- Zukünftige Forschungsziele beinhalten die Nutzung von künst-
Im Rahmen des Forschungsprojektes MuVaKoSca* wurden Al-
wickelten Softwaretools bewerkstelligen den Import von Scan- licher Intelligenz für die Mustererkennung sowie die Bereitstel-
gorithmen und statistische Ansätze untersucht um eine mög-
rohdaten (.STL Format) sowie die automatische Positionierung lung des Softwaretools in einer webbasierten Anwendung um
lichst genaue automatische Klassifizierung von Skoliose-Patien-
und Identifizierung von Landmarken am Oberkörper. den Nutzerkreis zu erweitern. Bei erfolgreicher Validierung des
ten vorzunehmen. Zu diesem Zweck wurde basierend auf der
Softwaretools von unseren klinischen Partnern ist die Zulassung
Software Final Surface ein PlugIn entwickelt, das 3D-Scandaten
Durch die statistische Klassifikation wird dem Benutzer eine Be- als Medizinprodukt sowie die Vermarktung der Software bei
von Patienten (basierend auf kommerziellen 3D-Sensoren, Bsp.
handlungsgruppe vorgeschlagen sowie der Schweregrad der klinischen Anwendern und Orthopädiebetrieben denkbar.
Intel RealSense) einliest und automatisch die Auswertung und
Skoliose bewertet. Die Umfangreiche Visualisierung des Patien-
Klassifizierung durchführt (Bild 1).
ten-Torsos beinhaltet eine 3D-Rekonstruktion der Wirbelsäule
sowie die Darstellung von Bereichen mit der größten Asymme-
Dabei wird vor allem die Asymmetrie zwischen linker und rechter KONTAKT:
trie zwischen linker und rechter Körperhälfte. Außerdem wer-
Körperhälfte untersucht, die bei Skoliose-Patienten besonders 1: Snapshot der graphischen Benutzeroberfläche des ‚ScolioDetect‘ 3D-Datenverarbeitung
PlugIns in der Software Final-Surface mit den klinischen Parametern den dem Benutzer weitere klinische Parameter zur Verfügung
deutlich ausgeprägt ist. Des weiteren wurden verschiedene Dr.-Ing. Stephan Rothstock
(rechts), der Wirbelsäulenrekonstruktion (links, rote Linie: Frontalan- gestellt um den Status des Patienten initial und im Follow-Up zu
3D-Parameter hinsichtlich ihrer klinischen Relevanz (Sensitivität, Tel.: +49 30 814563 - 464
sicht, blaue Linie: Sagittalansicht, grüne Linie: Oberflächenrotation) bewerten.
Spezifizität) für die Patientenklassifizierung ausgewertet. eMail: rothstock@gfai.de
und der Asymmetrie-Distanz (Mitte, dunkelgraue Bereiche mit Distanz
> 9 mm).
[1] Innovative decision support for scoliosis brace therapy based on statistical modelling of markerless 3D
trunk surface data. Rothstock S, Weiss HR, Krueger D, Kleban V, Paul L. Comput Methods Biomech Biomed
Engin. 2020 Oct;23(13):923-933. doi: 10.1080/10255842.2020.1773449. Epub 2020 Jun 16.
[2] Skoliose-Klassifikation, basierend auf markerlosen 3D-Körperscans und Assymetrie-Analysen. St. Rothstock,
* Das Projekt MuVaKoSca (MF 170001) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. H-R. Weiss, L. Paul. 3D-NordOst 2019, 22. Anwendungsorientierter Workshop zur Erfassung, Modellierung, Ver-
arbeitung und Auswertung von 3D-Daten, GFaI Berlin, Berlin Dezember 2019, S. 117 ff. ISBN 978-3-942709-24-8
6 I GFaI-INFORMATIONEN GFaI-INFORMATIONEN I 7
Desktop: © Suradech14/iStockphoto.com
AUS DER FORSCHUNG AUS DER FORSCHUNG
Screenshot: GFaI e.V.
◄ Screenshot links: Benutzeroberfläche von TOP-Energy 3.0 mit Plotvorschau, Schema und Formular
Über das Stammdatenmodul mit seinen Schnittstellen zur In ihren Vorträgen veranschaulichten Simone Zimmermann von
OpenStreetMap und zum Deutschen Wetterdienst werden geo- der EnBW Energie Baden-Württemberg AG, Tobias Schoske von
grafische Standort- und Wetterdaten bequem integriert. Die der Viessmann Deutschland GmbH, Oliver Huber von der Ge-
Flexibilität, den dynamischen Komponenten optionale Betriebs- sellschaft für Energie-Optimierung theneo aus Ruhpolding und
bedingungen und Parameter hinzufügen zu können, verdankt Kai Ewert von der Gesellschaft für regionale Teilhabe und Kli-
TOP-Energy 3.0 seinem Aufbau aus Elementarkomponenten, maschutz GTK mbH aus Schwerin das breite Anwendungsfeld
den sogenannten Elementarys. Damit bleibt die Parametrie- von TOP-Energy. Es wurde deutlich, dass TOP-Energy 3.0 in den
rung übersichtlich und das Modell schlank. Eine neue Validie- gezeigten Einsatzgebieten viele willkommene Erleichterungen
TOP-Energy 3.0
rungsfunktion sorgt dafür, dass Fehler im Modell frühzeitig aus- mit sich bringt.
® geschlossen werden.
Mathias Thanscheidt referierte über die Herausforderungen
Neue Generation von TOP-Energy vorgestellt ® Zu den entscheidenden Verbesserungen gehört die deutlich
höhere Rechengeschwindigkeit. Die in TOP-Energy integrierten
der Energiewende für Chemieparks der Currenta GmbH &
Co. OHG und den Einsatz eines TOP-Energy-Webfrontends im
Funktionen zur Analyse von Zeitreihen erlauben die Betriebs- Dispatchingprozess der Kraftwerkseinsatzplanung. Dr. Stefan
optimierung sogar für gekoppelte Systeme in Echtzeit. Eine in Kirschbaum (GFaI) zeigte, wie solch ein zur Echtzeitoptimie-
Mehr als 80 Fachleute aus Wissenschaft, Wirtschaft und Indus- folgt jetzt über Ribbons – Menübänder, welche die Funktionen die Benutzeroberfläche von TOP-Energy integrierte Zeitreihen- rung entwickeltes TOP-Energy-Cockpit funktioniert und wel-
trie konnten erstmals einen Blick auf die neue Generation von und Befehle kontextbezogen anzeigen. TOP-Energy zeichnet vorschau ermöglicht die schnelle zeitbezogene Analyse kom- che alternativen Lösungen zur Einbindung von TOP-Energy in
TOP-Energy werfen, die noch in diesem Frühjahr erscheinen soll. sich durch seine einfach zu nutzende grafische Arbeitsfläche plexer Daten, ohne dazu den mitgelieferten Zeitreiheneditor eine kundenspezifische Umgebung möglich sind. Elias Siehler
Gelegenheit dazu boten die online durchgeführten Anwen- aus, auf der die Komponenten des Energiesystems als Symbole ETA zu starten. ETA steht für „Engineering Time Series Analyzer“, und Miriam Feil demonstrierten einen mit TOP-Energy erstellten
dertage im Januar. Die Software TOP-Energy, die nach einem angeordnet und miteinander durch Netze zu einem Schema ein umfangreiches Softwaretool, das ebenfalls vom Forschungs- digitalen Zwilling als Zukunftsentwurf für das Energiesystem des
umfassenden Relaunch bereits in dritter Generation erscheint, verknüpft werden. Auch hier gibt es Neuerungen: Die Sym- bereich Graphing der GFaI entwickelt und vertrieben wird. Mit Flughafens Stuttgart.
kam bei den Anwendern und Interessenten sehr gut an. In den bole wurden neu designt, das manuelle Routing der Netze ist TOP-Energy 3.0 erscheint auch der ETA im neuen Design und mit
Anwendervorträgen wurde deutlich, dass TOP-Energy 3.0 die nun möglich, und die Steuerungen können auf eigene Sche- neuen Funktionen. Die Energiefragen der Zukunft werden immer komplexer. Die
passenden Antworten auf drängende Fragen aus der Praxis lie- mata ausgelagert werden. So lassen sich äußerst komplexe GFaI und ihre Partner widmen der Entwicklung adäquater Soft-
fert. Deshalb freuen sich insbesondere die erfahrenen Anwen- Systeme übersichtlich darstellen. TOP-Energy-Anwendertage ware wichtige Forschungs- und Dienstleistungsprojekte. Dabei
der von TOP-Energy über die neuen Features, welche die Arbeit Dass TOP-Energy die anerkannte Standardlösung für Fragen geht es einerseits um die Optimierung der Software durch neue
mit der Software in Zukunft noch einfacher und angenehmer In den Komponentenvorlagenbibliotheken stehen ca. 200 der Energiesystemoptimierung ist, zeigte sich eindrucksvoll auf mathematische Methoden und andererseits um die Erschlie-
machen. Komponenten zur Modellierung von Energieversorgungssyste- den Anwendertagen im Januar. Ob in der Getränkeindustrie, ßung weiterer Anwendungsgebiete unter Berücksichtigung
men zur Verfügung. Dazu zählen neben technischen Kompo- im Chemiepark oder auf dem Flughafen – TOP-Energy wird in aktueller und zukünftiger technischer und gesellschaftlicher
Standardtool zur Energiesystemoptimierung nenten auch Tarifkomponenten für die wirtschaftliche Berech- allen Bereichen erfolgreich eingesetzt, in denen es um die Op- Entwicklungen. In diese Richtung weisen auch die neuen Funkti-
TOP-Energy ist eine Software zur Energiesystemoptimierung, nung und Steuerungskomponenten zur detaillierten Abbildung timierung der Energieversorgung geht. Die Software kommt an onen von TOP-Energy 3.0 zur Optimierung des Eigenverbrauchs
die bereits seit vielen Jahren an der GFaI im Forschungsbereich individueller Betriebsweisen. Hochschulen, in der Energieberatung, in Kommunen, in Indust- und der Erzeugung grünen Wasserstoffs, die von Marion Powi-
Graphische Ingenieursysteme, kurz Graphing, entwickelt wird. rie- und Wirtschaftsunternehmen zum Einsatz. Sie dient der Ana- lleit und Joram Wasserfall (GFaI) auf den Anwender-
Nachdem der langjährige Bereichsleiter Gregor Wrobel in die lyse, Planung und Betriebsoptimierung von Energiesystemen, tagen überzeugend präsentiert wurden.
Geschäftsführung der GFaI wechselte, wird der Forschungsbe- z. B. für Produktionsanlagen, Quartiere und Elektromobilflotten.
reich seit September 2020 von Dr. Stefan Kirschbaum geleitet, Die hohe Zahl an Komponenten und das damit verbundene
der TOP-Energy von Anfang an mitentwickelt hat. Heute ist die breite Spektrum an Anwendungsgebieten von TOP-Energy bil-
KONTAKT:
Software als Standardtool zur Energiesystemoptimierung am den ein hervorragendes Alleinstellungsmerkmal der Software.
Graphische Ingenieursysteme
Markt etabliert. TOP-Energy ist in der Lage, die komplexen Be-
Dr. Stefan Kirschbaum
dingungen des Energiemarktes abzubilden und in der Optimie- Die am 21. und 22.01.2021 online von der GFaI und der magis
Tel.: +49 30 814563 - 520
rung zu berücksichtigen. consult für ein Fachpublikum durchgeführten TOP-Energy-An-
eMail: kirschbaum@gfai.de
wendertage erwiesen sich in jeder Hinsicht als erfolgreich. Die
Entwicklungsziel: Benutzerfreundlichkeit www.top-energy.de
Anwender hatten die Gelegenheit, das Team von TOP-Energy
Im Vordergrund der Programmentwicklung von TOP-Energy kennenzulernen und mit den Entwicklern in direkten Austausch
stand schon immer der Bedienkomfort. Die neue Generation zu treten. Das große Interesse der insgesamt 81 Teilnehmer spie-
der Software geht in dieser Richtung einen großen Schritt wei- Fließschema einer Power-to-Gas-Anlage mit Windrad und gelte sich nicht nur in den konstant hohen Hörerzahlen der Vor-
ter: Um den hohen Erwartungen der Nutzer gerecht zu werden, Photovoltaik träge, sondern auch in der aktiven Teilnahme an den Diskussi-
wurde die Benutzeroberfläche neu gestaltet. Die Bedienung er- onen wider.
8 I GFaI-INFORMATIONEN GFaI-INFORMATIONEN I 9
AUS DER FORSCHUNG AUS DER FORSCHUNG
DynaBeam
Innovative 3D-Lokalisierung
von Schallabstrahlungen
Die Akustische Kamera der GFaI ermöglicht es, den Ursprungsort von Schallab- Das Analysesystem, bestehend
strahlungen zu lokalisieren. Konventionelles Beamforming in 2D ermöglicht die Lo- aus Mikroskop mit Scanningtisch,
Kamera und Steuerrechner
kalisierung von Schallquellen eines Messobjekts aus einem festen Blickwinkel pro
Messung. Um die Akustik des kompletten Messobjektes vollständig zu erfassen,
bieten sich derzeitig zwei Möglichkeiten:
1. Mehrere Messungen, bei denen die Position der Akustischen Kamera 1: 3D-Modell des Messobjektes und Trajektorie
der Akustischen Kamera
Inversmikroskop
verändert wird. Dies ist in Hinblick auf den Messvorgang sowie auch
für die spätere Auswertung (als Gesamtmessung) aufwändig. BMWi fördert Hardware für neue Anforderungen
2. Ein Mikrofonarray, das das komplette Messobjekt umschließt.
Diese Variante geht mit erheblichem finanziellen Aufwand einher.
Im GFaI-Forschungsbereich Bildverarbeitung / Industrielle An- zukünftige Projekte. Für das gerade gestartete IGF-Projekt
wendungen werden immer mehr Forschungsprojekte akqui- iFrakto werden an Probekörpern erzeugte Bruchflächen ge-
DynaBeam
riert, die eine Untersuchung und Auswertung von mikrosko- scannt, die dann Grundlage für einen Klassifikator bilden, in
Innovative 3D-Lokalisierung von Schall und automatische Modellgenerierung
pischen Schliffproben zum Inhalt haben. In abgeschlossenen diesem Fall für Bruchflächen. Damit kann die Schadensfall-
DynaBeam bietet einen neuen Lösungsansatz und kann das komplette Mess- Forschungsprojekten (z. B. DIAgraph – Untersuchung der Gra- analyse, sofern sie sich auf Brüche bezieht, erheblich objekti-
objekt aus allen Richtungen in einem einzigen Messvorgang erfassen. Dies wird phitnodularität in Gusseisen mit Kugelgraphit mittels digitaler ver gestaltet werden.
durch die in die Mikrofonarrays eingebaute Intel ® -RealSense-Tiefenkamera er- Bildverarbeitung) hat sich ergeben, dass der experimentelle
möglicht. Mit dem in der Kamera integrierten Scanner wird gleichzeitig mit der Teil einiger der durchzuführenden Arbeitspakete nur mit einer Ein weiteres IGF-Forschungsprojekt, das seit Herbst 2020 läuft,
Aufnahme der akustischen Daten durch die Array-Mikrofone ein 3D-Modell des entsprechenden Hardware-Basis zu erfüllen ist. Im Rahmen ist die Versagensanalyse geklebter Verbindungen. Auch hier-
Messobjektes erstellt. Während der darauffolgenden Analyse mit der Software des BMWi-Programms INNO-KOM „Investive Vorhaben zur Ver- für wurde das inverse Mikroskop genutzt. Klebeflächen wur-
NoiseImage werden die akustischen Bilder der verschiedenen Arraypositionen 2: Ergebnisbild mit Hauptabstrahlrichtung besserung der wissenschaftlich-technischen Infrastruktur“ (IZ) den abgescannt und für die Daten zur weiteren Auswertung
des Schalls
miteinander kombiniert („verrechnet“) und direkt auf das parallel entstandene wurde deshalb Anfang 2020 die Beschaffung eines hochwerti- zur Verfügung gestellt. Aufgrund der gestiegenen Projekt-
3D-Modell kartiert. gen Bildaufnahmesystems beantragt. möglichkeiten konnten zudem zwei neue Mitarbeiter einge-
stellt werden. Zusätzlich hat sich auch noch ein neues Thema
Eine schnelle und kosteneffiziente Betrachtung der Schallquellen in 3D ist so mög- Neuer Mikroskoparbeitsplatz für einen weiteren Werkstudenten ergeben.
lich. Diese Herangehensweise erhöht außerdem die Dynamik der akustischen In der GFaI wurde ein zusätzlicher Mikroskoparbeitsplatz ein-
Kartierung im Vergleich zum konventionellen Beamforming deutlich. Zusätzlich gerichtet sowie das Mikroskop inklusive Aufnahmetechnik und Für 2021 sind Anwenderschulungen für die aus dem Projekt
ermöglicht DynaBeam die Anzeige der Hauptabstrahlrichtung einzelner Mess- Steuerrechner in Betrieb genommen. Die Hauptkomponenten BVCAST entwickelte Analyse-Software AMGuss geplant, für
punkte und bietet damit ein weiteres wertvolles Werkzeug für akustische Opti- dieses Systems bilden das inverse Mikroskop „Zeiss Axio Obser- die eine dreistellige Anzahl von Nutzern existiert. Mit dem
mierungen, beispielsweise für die Identifikation optimaler Stellen für den Einsatz ver 7 materials“ sowie die daran adaptierte Jenoptik-Kamera jetzt zur Verfügung stehenden Mikroskop können zum einen
schallabsorbierender Materialien. GRYPHAX ALTAIR 12 MPix. Inversmikroskop bedeutet, dass die die Auswerteabläufe besser vermittelt, zum anderen Erwei-
Objektive unter der Aufnahmefläche angebracht sind und terungsmöglichkeiten aufgezeigt werden. Diese bestehen
Die Vorteile: das Probenstück oben aufliegt. Vorteilhaft ist dabei, dass die insbesondere in der Automatisierung des gesamten Messvor-
• Erstellung eines 3D-Modells des Messobjektes Probenhöhe nicht begrenzt und immer eine planparallele Auf- gangs, indem man mittels des im Mikroskop integrierten mo-
• Erfassung der kompletten Schallabstrahlung in einem Messvorgang lage möglich ist. Es erfolgte eine Einweisung durch den Sys- torisierten Verfahrtisches die gesamte Probe abrastern kann
• Höhere Dynamik der akustischen Karte temlieferanten, wodurch die für die Nutzung des Mikroskops und dadurch ein statistisch repräsentatives, objektives Mes-
3: Ergebnisbild mit Hauptabstrahlrichtung
• Bessere Visualisierung von Schallquellen des Schalls vorgesehenen Mitarbeiter in die Lage versetzt wurden, alle sergebnis erhält. Nicht zuletzt sei genannt, dass durch diese
• Erfassung der Hauptabstrahlrichtung Bildaufnahme-Varianten und -Möglichkeiten zu beherrschen. nun im Haus vorhandene Technik die Beauftragung fremder
Dienstleister zum Zwecke der lichtoptischen Bildgenerierung
Die Abbildungen rechts zeigen das Verfahren inkl. dem Ergebnis am Beispiel eines Erfolge und Wirkung entfallen konnte.
Staubsaugers. Die Auswirkungen der Maßnahme wurden bereits für das
KONTAKT:
laufende IGF-Projekt DIAgraph II deutlich. Es konnten aus Ei- KONTAKT:
Signalverarbeitung / Akustische Kamera
Bild 1: 3D-Modell des Messobjektes sowie die Trajektorie der Akustischen Kamera, sengussproben große Bildserien generiert werden, die zur Bildverarbeitung / Industrielle Anwendungen
Dirk Döbler
d. h. die Position des Arrays zu verschiedenen Zeitpunkten während der Messung. Entwicklung eines auf Machine Learning beruhenden An- Ulrich Sonntag
Tel.: +49 30 814563 - 553
Bild 2 & 3: Ergebnisbild mit Darstellung der Hauptabstrahlrichtung des Schalls in ordnungsklassifikators benötigt werden. Der noch wichtigere Tel.: +49 30 814563 - 419
eMail: doebler@gfai.de
Form von Pfeilen. Aspekt besteht in der jetzt schon abzusehenden Nutzung für eMail: sonntag@gfai.de
10 I GFaI-INFORMATIONEN GFaI-INFORMATIONEN I 11
WIR STELLEN VOR
Wir stellen vor
Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung
und adaptive Steuerungen, TU Dresden
Die Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adapti-
ve Steuerungen (LWM) steht seit 2015 unter der Leitung von Prof.
Dr.-Ing. Steffen Ihlenfeldt und gehört dem Institut für Mechatroni-
schen Maschinenbau (IMD) der Technischen Universität Dresden
an. Die Forschung und die Lehre an der Professur konzentrieren
sich auf die ganzheitliche Maschinen- und Prozessanalyse, die
Entwicklung mechatronischer Produktionssysteme und adapti-
© Crispin-Iven Mokry
ver Steuerungen sowie die datengestützte Analyse von Prozes-
sen und ganzer Prozessketten. Die Forschungsarbeiten sind vor
allem in den Branchen Umformtechnik, Zerspanungstechnik,
Robotertechnik und generative Fertigungstechnik verankert.
Die Forschungsaktivitäten der Professur untergliedern sich in die Darüber hinaus werden den Studierenden forschungsnahe The-
Abteilungen Steuerungs- und Regelungstechnik, Prozessinforma- men für Studien- und Diplomarbeiten sowie für SHK-Tätigkeiten
tik und Maschinendatenanalyse sowie Maschinentechnik. (stud. Hilfskräfte) geboten.
An der Professur werden vor allem grundlagenorientierte Prof. Ihlenfeldt wurde 2020 auf der Mitgliederversammlung der
DFG-Projekte, aber auch zahlreiche BMBF- und BMWi-For- GFaI in den Forschungsbeirat gewählt.
schungsprojekte durchgeführt. Mit mehreren universitären
Forschungseinrichtungen sowie einer Vielzahl an kleinen und Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung
mittleren Unternehmen aus der Werkzeugmaschinenbranche und adaptive Steuerungen
bestehen enge Kooperationen. Technische Universität Dresden
Prof. Dr.-Ing. Steffen Ihlenfeldt
Helmholtzstraße 7a
Von der Professur werden Vorlesungen, Seminare und Praktika
01069 Dresden
zur Konzeption, Entwicklung und Analyse von Werkzeugmaschi-
Tel.: +49 351 463 34358
nen und deren Komponenten, zur Gestaltung von Maschinen-
eMail: steffen.ihlenfeldt@tu-dresden.de
steuerungen sowie zum Maschinellen Lernen in der Produktions- Web: www.tu-dresden.de/ing/maschinenwesen/imd/lwm
technik vertreten.
Termine
Messen & Veranstaltungen
12 Hannover Messe | 12. – 16.04.2021 | digital
Die Weltleitmesse der Industrie 05 Lange Nacht der Wissenschaften 2021 | 05.06.2021 | Berlin
Gemeinschaftsprojekt der wissenschaftlichen Einrichtungen in Berlin/
APRIL www.hannovermesse.de JUNI Potsdam, www.langenachtderwissenschaften.de
04 SENSOR + TEST 2021 | 04. – 06.05.2021 | digital
weltweit führende Forum für Sensorik, Mess- und Prüftechnik 22 Automotive Testing Expo Europe | 22. & 23.06.2021 | Hannover
Europas führende Fachmesse für Test-, Prüf- und Entwicklungsverfahren
JUNI
MAI www.sensor-test.de JUNI in der Automobilindustrie, www.testing-expo.com
Herausgeber:
GFaI - Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e. V.
Volmerstraße 3, 12489 Berlin-Adlershof, Telefon: +49 30 814563-300, Fax: +49 30 814563-302, eMail: info@gfai.de, Internet: www.gfai.de
Vorstandsvorsitzender: Prof. Dr. Holger Schlingloff, Geschäftsführer: Dr. Frank Weckend. Die GFaI-Informationen erscheinen mehrmals im Jahr. Für unaufgeforderte Ein-
sendungen von Beiträgen wird keine Haftung übernommen. Die Verfasser sind damit einverstanden, dass ihr Manuskript bei Notwendigkeit redaktionell bearbeitet wird.
Zugunsten einer leichteren Lesbarkeit wird vereinzelt auf die geschlechterspezifische Wortform verzichtet. Entsprechende Begriffe gelten im Sinne der Gleichbehandlung
für alle Geschlechter. I Redaktionsschluss: 01.03.2021 I Verantwortliche Redaktion: Michael Pochanke, Tel.: +49 30 814563-321, eMail: pochanke@gfai.de I Layout &
Grafik: Christina Rudolph, Tel.: +49 30 814563-324, eMail: rudolph@gfai.de I Bildmaterial: Titel, S. 4, 5: Julian Schneider/GFaI e. V., S. 8: Suradech14/iStockphoto.com, S. 12:
Crispin-Iven Mokry, sonstige Bilder: GFaI e. V.
12 I GFaI-INFORMATIONEN
Sie können auch lesen
