Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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3rd PhD conference: The social responsibility of science and scientists
Get PDFThis is the abstract book of the 3rd PhD conference at the TU Bergakademie Freiberg presenting the abstracts of the keynote speaker and the oral presentations
Multikamerabasiertes Verfahren zur Fokusebenenbestimmung für eine AR-Datenbrille mit adaptiver Optik
Get PDFLogistikmitarbeiter können mit Augmented-Reality-Datenbrillen ausgerüstet werden, um relevante Daten in ihr Sichtfeld einblenden zu lassen. Mithilfe moderner Datenbrillen können Visualisierungen dabei aufgrund der Brennweitendifferenz zwischen dem menschlichen Auge und der Datenbrillenoptik meist nur auf definierte Entfernungen scharf dargestellt werden. Ein Angleich der Brennweite der Optik an die Brennweite des Auges ermöglicht eine scharfe Darstellung der Inhalte innerhalb des Griffbereiches des Mitarbeiters. Zur Realisierung dieses Ansatzes wird in dieser Arbeit ein multikamerabasiertes Verfahren zur automatischen Adaptierung der Optikbrennweite vorgeschlagen. Für die Brennweitenadaptierung wird ein Ansatz zur Pupillendetektion in Kombination mit einer 3D-Umgebungskamera vorgestellt. Da geläufige Algorithmen zur Pupillendetektion nicht für die Verwendung auf eingebetteten Systemen optimiert sind, wird der Schwerpunkt auf die Entwicklung eines geeigneten ressourcenarmen Algorithmus gelegt. Die nötige Relation zwischen dem menschlichen Auge und der 3D-Kamera wird dabei über einen Ansatz der mehrstufigen Ebenenkalibrierung realisiert. Die gewonnenen 3D-Tiefeninformationen werden anschließend mithilfe einer adaptiven Flüssiglinse zur Brennweitenjustierung der Optik genutzt. Da aktuell keine Datenbrillen mit den genannten Komponenten erhältlich sind, wurde eine eigenes Konzept realisiert. Die später beabsichtigte Anwendung soll dem Nutzer dabei Informationen zur Umsetzung aktueller Aufgaben anzeigen und diese direkt auf die Brennweite des Auges anpassen, um dessen kognitive Belastung zu reduzieren.:1 Einleitung 1
1.1 Aktueller Stand der Technik 2
1.2 Systemübersicht 6
1.3 Inhaltliche Gliederung 8
1.4 Wissenschaftlicher Beitrag 9
2 Theoretische Vorbetrachtungen 11
2.1 Augmentierte Realität 11
2.1.1 Übersicht 11
2.1.2 Videoaufnahme in Echtzeit 13
2.1.3 Tracking 13
2.1.4 Registrierung 15
2.1.5 Visuelle Ausgabemöglichkeiten 16
2.1.6 Eye-Tracking in AR 17
2.2 Das menschliche Auge 18
2.2.1 Anatomie 19
2.2.2 Das Auge als dioptrischer Apparat 22
2.2.3 Die Pupille 25
2.2.4 Verhaltensanalyse des Auges 26
2.2.5 Die retinale Signalverarbeitung 27
2.3 3D-Umgebungen 29
2.3.1 Kameramodell 29
2.3.2 Stereoskopie 32
2.3.3 Strukturiertes Licht 37
2.3.4 Time of Flight 39
3 Entwurf einer AR-Datenbrille mit blickpunktabhängiger Brennweitenadaptierung 42
3.1 Gesamtsystem 42
3.2 Infrarotbeleuchtung für die Eye-Tracking-Kamera 44
3.2.1 Gefährdung der Kornea durch IR-A Strahlen 47
3.2.2 Thermische Netzhautgefährdung – schwacher visueller Reiz 48
3.2.3 Überprüfung der Einhaltung der Grenzwerte der selektierten IR-LED 50
3.3 Optisches System 53
3.4 Adaptive Linse 55
3.5 3D-Umgebungskamera 56
3.6 Recheneinheit 58
4 Eye-Tracking 59
4.1 Einleitung 59
4.2 Voruntersuchungen 64
4.3 Eye-Tracking-Algorithmus „Fast Ellipse Fitting “(FEF) 67
4.3.1 Stand der Forschung 67
4.3.2 Übersicht 69
4.3.3 Schwellwertapproximation 70
4.3.4 ROI-Findung / hochaufgelöste Schwellwertsuche 72
4.3.5 Pupillendetektion 75
4.3.6 Anfälligkeiten 76
4.4 Validierung 81
4.5 Zusammenfassung 85
4.6 Diskussion 86
5 Blickpunktschätzung 87
5.1 Einleitung 87
5.2 2D-Blickpunktschätzung 89
5.2.1 Einleitung 89
5.2.2 Evaluierung 92
5.3 3D-Blickpunktschätzung 100
5.3.1 Stand der Technik 100
5.3.2 Aufnahme von Kalibrierungspunkten im 3D-Raum 103
5.3.3 Algorithmen zur 3D-Blickpunktschätzung 104
5.3.4 Evaluierung 108
5.4 Zusammenfassung 111
5.5 Diskussion 111
6 Blickpunktanalyse 113
6.1 Filterung der Augenbewegungen/Glint-Vektoren 113
6.1.1 Stand der Forschung 113
6.1.2 Glättung der Glint-Vektoren 116
6.2 Blickpunktauswertung 117
6.2.1 Display-Steuerung 119
6.2.2 Eye-Tracking zur Informationsergänzung 125
6.2.3 Validierung der 3D-Blickpunktschätzung 131
6.3 Zusammenfassung 135
6.4 Diskussion 136
7 Zusammenfassung 138
8 Ausblick 140
9 Literaturverzeichnis 142
A Anhang 15
Microseismic event location and passive seismic imaging of crustal structures
Get PDFThis research is aimed to develop a migration-based earthquake location algorithm and a passive seismic imaging approach to investigate microseismicity and image steep crustal structures in the mining area Schlema-Alberoda. The dataset includes single-component records of several microseismic events which occurred between 1998 and 2012 in the area. Through some tests and comparisons, the accuracy of the localization algorithm is proved. An expected extension of pre-existing faults within the granitic body and the connection between some of the structures is comfirmed by the location results. The passive imaging procedure is conducted using only P-wave secondary arrivals from the relocated events and by applying 3-D coherency migration. The reliability of the passive imaging results is verified by comparing the final image with the results of a 3-D active reflection seismic survey in the same area. In addition, the passive image complements the 3-D active image and reveals new structures that have not been imaged previously
Diskontinuumsmechanische Modellierung von Salzgesteinen
Get PDFAuf mikromechanischer Ebene stellen Salzgesteine ein Diskontinuum aus unregelmäßig geformten Salzkristallen dar, die entlang ihrer Korngrenzen miteinander wechselwirken. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Modellierungsansatz für Salzgesteine basierend auf der diskontinuumsmechanischen Berechnungsmethode unter Verwendung von Voronoi-Triangulationen entwickelt und validiert, wobei die Grundidee darin bestand, dass diese Korngrenzen als intrinsisches Schwächeflächennetzwerk wirken und dabei die hauptsächlichen Träger der Schädigungsentwicklung im Festkörper sind. Neben mechanischen Beanspruchungen können diese auch durch hydraulichen Druck geöffnet werden und somit als potentiellen Fließwege für eindringende Fluide agieren, weshalb dieser Ansatz insbesondere für die Bewertung der Integrität von Salinarbarrieren im konventionellen Salzbergbau, bei der Kavernenspeicherung und Endlagerung in Salzformationen geeignet ist. Erstmalig wurde darüber hinaus ein phänomenologisches Verheilungsmodell entwickelt und implementiert, dass den zeitabhängigen Wiederaufbau kohäsiver Kräfte auf Korngrenzen unter Druckbelastung abbildet.
Der vorgestellte Ansatz wurde durch die Nachrechnung zahlreicher experimenteller Versuche bezüglich seiner hydro-mechanischen Plausibilität und Leistungsfähigkeit validiert. Daraufhin wurden praktische Anwendungen untersucht, in denen mit zunehmender Komplexität die Kopplung mechanischer, hydraulischer und thermischer Effekte modelliert wurde
History matching sensitivity investigations and forecasting for low matrix porosity, permeability and highly fractured carbonate reservoir to optimize oil production in Kurdistan Region
Get PDFIncreasing of the oil recovery is an essential task of the reservoir engineers. Many highly fractured carbonate reservoirs with low matrix porosity and low matrix permeability in the world have been depleted with low ultimate recovery due to the improper management. To obtain higher oil recovery and an optimum oil production, a three dimensional geological model for the reservoir is needed. The reservoir model should be calibrated via the history matching process which makes the model reliable for forecasting and development planning. An investigation has been carried out to find the most sensitive parameter which affects the matching between the real production data and the simulated production data. After the calibration of the model, some prediction scenarios have been run to realize the future performance of the reservoir. Three wells have been suggested and included in the simulation as producers in some prediction cases and as gas injectors in another other case. The results show that the three producers with low production rate will assist in increasing the recovery and by converting those to gas injectors will assist more especially when the oil production rate is higher. An oil field in Kurdistan region has been selected for this research
Entwicklung höchstfester Pipeline-Stähle mit MA-Phase für die Herstellung von Grobblechen
Get PDFDie vorliegende Dissertation konzentriert sich auf die Untersuchung und Entwicklung hochfester Grobblechstähle mit erhöhtem Gehalt an der MA-Phase (Martensit-Austenit Phase). Dabei wurden Bildungsmechanismen der Mikrostruktur und insbesondere der MA-Phase in Abhängigkeit von der Walztechnologie an vier mikrolegierten Grobblechstählen untersucht. Zu diesem Zweck erfolgten zahlreihe Untersuchungen an verschiedenen Prüf- und Simulationsanlagen zur Charakterisierung des Werkstoffverhaltens sowie zur physikalischen Simulation der Grobblechherstellung mit der Anwendung von bekannten und neu entwickelten Wärmebehandlungstechnologien. Abschließend wurden mehrere Serien von Laborwalzversuchen auf einer Warmwalzpilotanlage durchgeführt, um die gewonnenen Erkenntnisse zu evaluieren, sowie die für Pipelinestähle relevanten mechanischen Eigenschaften zu ermitteln. Somit erstreckt sich die Arbeit über die gesamte Produktionskette zur Erzeugung der Grobblechstähle mit MA-Phase und beschreibt hierfür geeignete Herstellungsbedingungen, die in Betriebsanlagen leicht realisierbar sind
Application of satellite radar interferometry in study of the relation between surface deformation and seismic event of the 15th September 2018 in the Rudna copper mine, Poland
Get PDFThe phenomenon of induced seismicity is caused by anthropogenic activity such as: underground and opencast mining, extraction of conventional and unconventional hydrocarbons, construction of water reservoirs and production of geothermal energy. In recent years, interest in induced seismicity increased due to the fact that it causes increasingly stronger earthquakes, even above 4 on the Richter scale. Thus, it poses a threat to people, technical and urban infrastructure. This study analyzed the seismic event of M = 4.6, which occurred on the 15 September 2018 in the Rudna copper mine area in SW Poland. For this purpose, Sentinel 1 satellite data and DInSAR processing method were used to determine the ground movement values in the satellite line of sight. Based on the results for four image pairs, the area disturbed by the seismic event was determined. The maximum values of subsidence ranged from -65 mm to -75 mm depending on the analysed dataset and the area of deformation was determined at approx. 4 km sq. The results indicate the usefulness of the adopted method to determine ground deformation caused by induced seismicity in an underground mining area
Towards Sentinel 2 based environmental contamination monitoring
Get PDFSupporting environmental monitoring with remote sensing data considerably increases cost effectiveness and reliability of traditional, manual solutions. Additionally, by means of automation, it bears the potential to prevent contaminations or disasters through the availability of timely and spatially dense data. To this end, we investigate the possibility to monitor gas and oil pipelines of a storage cavern by using optical, multi spectral data from the Copernicus Sentinel 2 satellites. Due to a lack of known disasters/contaminations, we resort to a monitoring approach based on statistical outliers. First results demonstrate the general capability of our approach to detect contaminations and generate warnings
Wechselwirkungen der Elemente Schwefel, Magnesium und Sauerstoff bei Gusseisenlegierungen während der Entschwefelung
Get PDFEin im Kupolofen erschmolzenes Eisen hat einen höheren Schwefelgehalt, als ein im Induktionsofen hergestelltes Eisen. Ist eine weitere Verwendung für die Herstellung von Gusseisen mit Vermikulargraphit vorgesehen, muss entschwefelt werden. Das Entschwefeln von Gusseisenschmelzen in Zielkorridore ist anspruchsvoll, da die Prozessgrenzen insbesondere bei der Herstellung des Werkstoffs Gusseisen mit Vermikulargraphit äußerst eng sind. Hier können eine zu starke Entschwefelung, und damit ein zu hoher Anstieg des Magnesiumgehaltes in der Schmelze vor der GJV-Behandlung, die Herstellung eines Gussteils aus GJV unmöglich machen. Allein die Kenntnis der absoluten Schwefel- und Magnesiumgehalte ist nicht ausreichend. Die zusätzliche Kenntnis der Sauerstoffaktivität bringt weitere Erkenntnisse. Ziel der Arbeit war es, die metallurgischen Wirkungsweisen der Elemente Schwefel, Magnesium und Sauerstoff während einer Entschwefelung so weit wie möglich zu quantifizieren und folglich Zusammenhänge herauszustellen und nachzuweisen. Zur Anwendung kamen hierbei insbesondere die Sauerstoffaktivitätsmessung und die thermische Analyse
Freiberger Kolloquium Elektrische Antriebstechnik: 68. BHT - Freiberger Universitätsforum : Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Beckert zum 75. Geburtstag gewidmet
Get PDFVom 8.6. bis 9.6.2017 fand im Rahmen des BHT das Fachkolloquium Elektrische Antriebstechnik statt. Das Freiherger Kolloquium Elektrische Antriebstechnik umfasst den Themenkreis elektrische Maschinen, elektrische Antriebe und Energiespeicher. Dabei sind Modellierung und Simulation von elektrischen Maschinen und Antrieben, Auslegung neuer Motorenkonzepte, thermische Untersuchungen an elektrischen Maschinen und Alterung der Energiespeicher die thematischen Schwerpunkte der Veranstaltung.
Der Kolloquiumsband ist Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich Beckert zu semem 75. Geburtstag gewidmet