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Neural feature extractor for automotive small damage detection
No full textSmall Damage Detection (SDD) is a system that identifies subtle vehicle damage, including dents and scratches. It plays an important role in ensuring safety, accountability, and maintenance in shared mobility environments, such as ride-sharing or car rental services. Identifying when and how a minor dent or scratch occurred is essential for insurance claims, user liability, and cost recovery. Current methods rely on manual inspection or visual comparison using cameras. However, these methods are often slow and subjective. They are unsuitable for real-time use, especially under dynamic conditions or for underbody damage that cameras often miss. Moreover, deploying 360-degree visual systems across fleets adds cost and complexity. To address these gaps, this thesis examines a sensor-based approach. It uses data from a windshield-mounted device equipped with an Inertial Measurement Unit (IMU) and a microphone. The IMU measures acceleration and angular velocity, while the microphone records sound vibrations. While the hardware setup is crucial for data acquisition, the primary focus and contribution of this work are on algorithm development. Deep learning models are applied to detect small damage, as they can learn complex patterns from data. Both supervised (using labelled data) and semi-supervised (using a mix of labelled and unlabelled data) anomaly detection approaches are explored to cope with the scarcity of labelled data.
Feature engineering is crucial in machine learning, as the quality of extracted features directly impacts model performance. Early approaches relied on handcrafted features, which often introduced bias and limited generalisation. Principal Component Analysis (PCA) is one method for automating feature extraction, but it only captures linear dependencies in data. Convolutional layers in supervised networks such as CNNs can model more complex patterns, though they require large labelled datasets. Non-linear autoencoders bridge these approaches by extending PCA to non-linear representations and, when needed, incorporating convolutional layers. Importantly, they can be trained in an unsupervised manner, enabling the learning of compact and expressive feature representations from raw IMU and audio signals without reliance on extensive annotation.
In practice, sensor signals from damage and non-damage events (such as door slams or dents) can appear highly similar, which basic models struggle to distinguish. Addressing this requires data-driven models that can learn non-linear representations and capture complex dependencies between sensor modalities. This motivates the proposed framework in this thesis, which is based on autoencoders and multi-modal sensor fusion. We explore several neural network-based fusion mechanisms, including latent-space pooling, convolution, and attention mechanisms.
The key contribution of this work is an asymmetric multi-modal autoencoder with fusion at the latent representation level, which outperforms mono-modal methods and re-implementations of existing anomaly detection algorithms}. This thesis was conducted in an industrial setting, utilising real vehicle field data, thereby ensuring that the evaluation is performed under realistic conditions and enhancing the applicability of the findings. To validate robustness, the system is further evaluated in the robotics domain, using machine sensor data. The results demonstrate generalisability beyond the automotive domain, confirming the effectiveness of the proposed approach.
This thesis demonstrates that cosmetic damage can be detected without the use of cameras, even in dynamic driving scenarios, potentially improving insurance processing, reducing operational costs, and enabling large-scale fleet monitoring
Template-gestützte Synthese funktionaler Oxide für photokatalytische und sensorische Anwendungen
No full textEin Ziel dieser Arbeit war es, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung immobilisierter inverser Opalstrukturen auf einer großflächigen Basis zu entwickeln. Dazu wurde ein einstufiger Vorläufer, der direkt Titandioxid-Sol-Gel und selbst-synthetisierte PMMA-Kugeln enthielt, hergestellt und mittels eines Airbrush-Systems aufgesprüht. Zusätzlich wurden Untersuchungen an anderen strukturierten Materialien wie Aerogelen durchgeführt. Für ein tieferes Verständnis der Systeme wurden verschiedene Systeme mit mehreren Charakterisierungsmethoden wie XRD (Bragg- und Gesamtstreuung), UV/Vis und SEM untersucht.
Zur Messung der photokatalytischen Aktivität an immobilisierten Filmen wurde eine Flusszelle entwickelt, die eine In-situ-Messung der tatsächlichen Konzentration per Lichtdetektion des Modellverbindungsfarbstoffs Methylorange ermöglichte. Die Ergebnisse legten da, dass das System reproduzierbare Messungen ermöglicht und zwischen unterschiedlichen Abbaugeschwindigkeiten unterscheiden kann.
Es konnte gezeigt werden, dass das entwickelte Setup Airbrush-Verfahren für die Herstellung von inversen Opalen Strukturen mit unterschiedlichen Porengrößen geeignet ist. Zur Variation dieser, wurde eine vereinfachte Synthese von PMMA-Sphären mit Durchmessern von 170 nm bis 800 nm entwickelt. Dieses benötigt im Gegensatz zu vielen Standardverfahren keine inerte Atmosphäre und die Größensteuerung erfolgt ausschließlich per Temperaturkontrolle und Salzzugabe.
Darüber hinaus wurde das Titandioxid-Sol-Gel analysiert. Es zeigte sich, dass der Phasenübergang eines quantenkristallinen brookitähnlichen Materials zu Anatas bei niedrigeren Temperaturen erfolgt als üblicherweise berichtet.
Darüber hinaus zeigte die zweite strukturierte Materialklasse, SiO₂-Aerogele, ein hohes Potenzial als Substratmaterial für Edelmetallnanopartikel. Abschließend konnte dargelegt werden, dass das in einen Sensorchip eingebaute Nanopartikel-Aerogel in der Lage ist, kleinste Volumina an Wasserstoff nachzuweisen
Reduction of CO2 emissions in hospitals through corporate mobility management: the example of DIAKO hospital in Bremen, Germany
No full textHintergrund: Das deutsche Gesundheitswesen stößt 5,2 % der nationalen Emissionen aus und trägt damit zum Klimawandel bei, der wiederum der Gesundheit der Menschen schaden kann. Daher sollten im Gesundheitswesen Emissionseinsparungen angestrebt werden, was etwa bei Krankenhäusern im Bereich der Mitarbeitermobilität möglich ist. Hier können durch Maßnahmen eines Betriebsmobilitätsmanagements Emissionen eingespart werden, da motorisierte Fahrzeuge weltweit für 90 % der Emissionen des gesamten Landverkehrs verantwortlich sind.
Methodik: Mittels einer quantitativen Datenerhebung in Form eines On-line-Fragebogens wurde am DIAKO Krankenhaus in Bremen erhoben, wie die Verkehrsmittelnutzung der Mitarbeiter*innen aussieht und welche Verbesserungsmöglichkeiten gesehen werden. Anhand der deskriptiven Ergebnisse konnte zusätzlich berechnet werden, wie viele Emissionen der Mitarbeiterverkehr ausstößt und was durch Maßnahmen des Betriebsmobilitätsmanagements eingespart werden kann.
Ergebnisse: 128 vollständige Antworten konnten erhoben werden. Da-runter nutzen 60,9 % der Mitarbeiter*innen regelmäßig den eigenen Verbrenner, um das DIAKO zu erreichen, 18,0 % den ÖPNV. Ebenso 18,0 % fahren regelmäßig mit dem Rad zum Krankenhaus. Verbesserungen werden insbesondere bei den Parkmöglichkeiten (PKW und Rad) am DIAKO gewünscht. Auch wird ein großer Verbesserungsbedarf beim ÖPNV gesehen. Hochgerechnet auf das DIAKO stößt die Mitarbeitermobilität 1031,1 t CO2e an Emissionen aus. Bei Betrachtung verschiedener Maßnahmen eines Betriebsmobilitätsmanagements werden mittels einer Sensitivitätsanalyse Einsparungen von etwa 15 % als realistisch angenommen. Die betrachteten Maßnahmen sind die Einführung eines Job-Tickets, verbesserte Verbindungen im ÖPNV und der Ausbau des mobilen Arbeitens.
Fazit: Bei guter Umsetzung eines Betriebsmobilitätsmanagements ist es möglich, die Emissionen des Mitarbeiterverkehrs zu verringern und damit als Krankenhaus einen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz zu leisten
Design, Modeling, and Control of Robots with Link or Joint Flexibilities
No full textConventional robots typically utilize rigid materials and structures, employing rigid links to connect rigid joints in either serial or parallel kinematic chains. These rigid designs offer advantages such as high precision, improved load capacity, and enhanced stability during motion. Compared to robots with serial structures, like industrial manipulators or collaborative robots, those with parallel structures, such as the Stewart platform and Delta robot, further improve rigidity and stiffness. In more complex robotic systems, such as humanoid robots, hybrid designs combining both serial and parallel structures are also employed, leveraging the strengths of both. However, rigid materials and structures come with inherent limitations, including reduced adaptability to dynamic environments and challenges in ensuring safe interaction in uncertain settings. For example, rigid robots pose risks of injury during unintended collisions. To overcome these limitations, researchers have sought to optimize traditional serial and parallel robots, as well as their actuators, by introducing flexible materials and structures.
In serial robots, medical and exploratory robots were among the first to adopt flexible materials and structures, leading to the development of continuum robots that can deform at any point along their bodies. The compliance of these robots allows for safer interactions in confined environments. More recently, research has extended to combining parallel structures with elastic components, giving rise to parallel continuum robots. These robots effectively combine the precision of parallel structures with the safety provided by elasticity under low loads. Additionally, the introduction of elasticity in robot joints has led to the development of various elastic actuators, which offer advantages such as improved shock absorption, enhanced safety in human-robot interaction, and energy efficiency through the storage and release of energy for smoother movements.
Incorporating elastic structures and materials into robots introduces added complexity in control. These non-rigid components require individual modeling at varying levels of fidelity, which must then be integrated into the overall system for unified modeling and control. While this poses challenges, advancements in computational power and learning-based methods have led to significant progress in the modeling and real-time control of robots with elastic structures.
This dissertation focuses on robots utilizing elastic structures, including a tendon-driven catheter continuum robot, a multi-tendon continuum robot, a parallel continuum robot, and a collaborative robot featuring four types of series elastic actuators. Contributions were made across various stages of design, system development, modeling, and control for these robots. To enhance system control, a dynamic Gaussian Mixture Model (DGMM)-based control framework was implemented. This framework learns the nonlinear behavior of robots with elastic structures through demonstrations performed by robots controlled using an analytical model, either in simulation or in real experimental setups, enabling more precise control based on the learned model.
In nature, organisms, including humans, consist of both rigid structures (such as bones) and elastic components (such as tendons and muscles). The incorporation of these rigid and elastic structures enhances adaptability to the environment and allows for more complex interactions between individuals and their surroundings. With ongoing advances in materials, modeling, and control approaches, robotics is expected to increasingly incorporate elastic structures and materials, leading to more adaptable, capable, and interactive robots
The Health Care System in Peru
No full textThis country report provides a description of the emergence of a health care system under public responsibility in Peru. The inception of the health care system refers to the first legislation stipulating entitlements to medical care. The report also includes a brief description of major health care reforms, and the current organization of the health care system in Peru. This report is part of the CRC 1342 Social Policy Country Briefs Series.5
AEDEUS - Foreign Policy Attitudes of German and US-American Elites: A Study Archaeology.
No full textÜber Umwege gelangten die beiden Datensätze "Außenpolitische Einstellungen deutscher Eliten" (AEDE) und "Außenpolitische Einstellungen US-amerikanischer Eliten" (AEUS) als Nachlass von Prof. Hermann Kurthen 2022 zu Qualiservice. Im Rahmen des Fachinformationsdienstes Politikwissenschaft (Pollux) konnten die Forschungsdaten als "Use Study" archiviert und für die wissenschaftliche Nachnutzung zur Verfügung gestellt werden. Dies erlaubte uns, hier einen Datenschatz mit ganz besonderen Expert:innen-, bzw. Eliteninterviews zu heben. Der vorliegende Studienreport ist daher keine Methodenpublikation der Primärforschenden, sondern eher eine Studienarchäologie. Während der Datenkuration kamen wir den Forschungsdaten zwar nahe, konnten aber über den Entstehungskontext nur Informationen aus zweiter Hand zusammen tragen. Die beiden Datensätze enthalten herausragende Interviews mit außenpolitischen Expert:innen, exponierten Entscheidungsträger:innen der Exekutive, des Bundestags bzw. des Kongresses, Think Tanks, Medien und Universitäten. Wir rekonstruieren den Prozess der Datenerhebung und -auswertung, präsentieren unsere Datenaufbereitung, stellen unser Anonymisierungskonzept vor und entwickeln mögliche Nachnutzungspotenziale der Forschungsdaten
Understanding social-ecological dynamics in interconnected coastal marine ecosystems off Peru: insights for fisheries management through food web modelling and time series analysis
No full textCoastal marine ecosystems provide essential goods and services to human societies, but are under
increasing pressure from environmental change, fishing and climate variability. This thesis examines
the complex social-ecological dynamics of two bay systems along the Peruvian coast: Sechura Bay in
the north, influenced by tropical waters, and Independencia Bay in the centre-south, characterised by
the cold upwelling conditions of the Northern Humboldt Current Upwelling System (NHCUS). Using
Ecopath with Ecosim (EwE) models, time-series analyses and governance case studies, the research
explores how environmental and fisheries-related drivers, including El Niño events and marine
heatwaves, shape trophic dynamics, ecosystem resilience and resource use.
The thesis is divided into six chapters, each addressing key aspects of ecosystem-based management.
Chapter 1 introduces the socio-ecological context of the Peruvian coast and outlines the research
questions and objectives. Chapter 2 compares the trophic structures and energy flows of Sechura and
Independencia bays, highlighting key differences in species interactions, energy dynamics and
productivity. Chapter 3 examines the drivers of change in Independencia Bay, focusing on the effects
of fisheries and environmental variability, including the influence of teleconnections. Chapter 4
explores adaptation strategies under future climate scenarios, using dynamic simulations to assess the
impacts of increased warming events and redistribution of fishing effort. Chapter 5 examines
governance challenges through a case study of the Guano Islands Marine Protected Area (MPA),
highlighting institutional limitations and the importance of social-ecological connectivity in
management. Chapter 6 summarises the findings, provides recommendations for adaptive management
and explores their global relevance.
The findings reveal differences in the structure and functioning of the two bays. Sechura Bay has a
higher biodiversity but a stronger reliance on the aquaculture of scallops, and appears to be more
vulnerable to stressors such as hypoxia and warming events that disrupt trophic dynamics and species
availability. Independencia Bay shows greater resilience, rapidly returning to pre-disturbance
conditions after warming events, supported by stable upwelling processes. Comparative analyses
highlight key differences in trophic interactions and socio-economic dependencies, providing insights
into the challenges of managing these interconnected systems. Dynamic simulations suggest that
increasing frequency of warming events could significantly disrupt trophic dynamics, especially in
Sechura Bay. In Independencia Bay, redistributing fishing effort towards more resilient species suchi
as rock crabs and mussels offers a promising adaptive management strategy to maintain ecosystem
equilibrium.
The thesis also highlights the governance challenges associated with Peru's coastal ecosystems. The
case study of the Guano Islands MPA reveals fragmented management, insufficient stakeholder
participation and limited institutional capacity as obstacles to effective management of interconnected
marine systems. These findings point to the importance of integrated governance frameworks that take
into account ecological connectivity, teleconnectivity effects and socio-economic factors.
By integrating trophic modelling, time series analysis and governance studies, this research advances
the field of ecosystem-based management. It highlights the importance of adaptation strategies that
address local socio-ecological conditions while considering large-scale drivers such as climate change.
These findings provide a framework for improving the resilience of marine ecosystems and supporting
sustainable livelihoods, with implications that extend beyond Peru for other regions facing similar
challenges of climate variability and resource exploitation
Death is a great Secret. Background and impulses for school teaching with regard to the children's book "Farewell to grandfather Elephant"
No full text„Der Tod ist ein großes Geheimnis“, sagte der Elefantengroßvater.
Spazierengehen auf Wolken, Musizieren mit Engeln, Kartenspielen in der Hölle, Weiterleben als Schmetterling, Wiedergeburt als Elefant oder vielleicht doch nur die körperliche Vergänglichkeit – Vorstellungen von Schüler:innen zu der Frage, was denn eigentlich nach dem Tod kommt, sind vielfältig. Sie lassen sich als Postmortalitätsvorstellungen beschreiben, die sich aus Vorstellungen verschiedener religiöser und kultureller Einflüsse speisen und individuell entwickeln. Ebendiese Postmortalitätsvorstellungen, die sich in der europäischen Geschichte bis heute finden lassen, beschreiben Isabel Abedi (Text) und Miriam Cordes (Bild) in ihrem Bilderbuch Abschied von Opa Elefant.
Die vorliegende Veröffentlichung stellt die fachlichen und fachdidaktischen Hintergründe dar, insbesondere zu Postmortalitätsvorstellungen in der europäischen Geschichte und in der Entwicklung bei Kindern und Jugendlichen. Auf dieser Basis werden Vorschläge zur Erarbeitung des Bilderbuches Abschied von Opa Elefant im Unterricht gemacht und die dazugehörigen Materialien entwickelt.16
Internationalisierung von deutschen Anbietern beruflicher Aus- und Weiterbildungen: Bedeutung von Kompetenzen und Ressourcen in der Entwicklung internationaler Geschäftsmodelle
No full textWie gelingt deutschen Bildungsanbietern der Schritt in internationale Märkte?
Diese Studie analysiert die strategischen Herausforderungen und Erfolgsfaktoren der Internationalisierung beruflicher Bildungsdienstleistungen. Im Mittelpunkt steht die Frage, welche Kompetenzen und Ressourcen erforderlich sind, um tragfähige internationale Geschäftsmodelle zu entwickeln.
Inhalte:
– Überblick über theoretische Perspektiven der Unternehmensinternationalisierung
– Analyse des deutschen Berufsbildungssektors im internationalen Kontext
– Empirische Untersuchung von Exporteuren und Intendern
– Entwicklung eines praxisnahen „International Business Model Canvas“ für Bildungsanbieter
– Handlungsempfehlungen für Bildungsinstitutionen, Politik und internationale Projekte
Gunnar Kaßberg bietet mit dieser Arbeit eine tiefgehende, theoriegestützte und praxisorientierte Analyse der Bedingungen, unter denen Bildungsanbieter internationale Märkte erfolgreich erschließen können. Der Band liefert nicht nur wissenschaftliche Erkenntnisse, sondern auch ein konkret einsetzbares Managementinstrument für die internationale Positionierung im Bildungssektor.
Demand side management of industrial loads in active distribution networks
No full textDiese Dissertation präsentiert Algorithmen und Methoden für Anwendungen des Demand Side Management (DSM) mit besonderem Schwerpunkt auf der Rolle aktiver Verteilernetze (ADN) bei der Erleichterung des Stromnetzbetriebs im Zusammenhang mit einem erheblichen Anteil dezentraler erneuerbarer Energiequellen. Die Dissertation nutzt das DSM-Konzept zur Entwicklung von Algorithmen, die darauf abzielen, die Netzbedingungen durch Glättung der Restnachfrage auf Verteilerebene sowie durch Aggregation der Flexibilitätspotenziale im Verteilernetz zu verbessern. Diese Aggregation ermöglicht es den ADN, die Verantwortung für den Ausgleich mit dem übergeordneten Netzbetreiber, dem Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB), zu teilen.
Darüber hinaus ermöglicht die Aggregation der industriellen Flexibilität zusammen mit anderen verteilten Ressourcen wie Speichern und erneuerbaren Energiequellen die Bildung eines virtuellen Industriekraftwerks. Diese Konfiguration optimiert die Restnachfrage, um die Netzbedingungen zu verbessern oder die Energiekosten zu senken, wobei der Schwerpunkt auf der Reaktion auf Spotmarktsignale liegt.
In der vorliegenden Dissertation wird eine Methodik vorgeschlagen, die auf der gemeinsamen Verantwortung für die Bilanzierung zwischen dem Verteilernetzbetreiber und dem Übertragungsnetzbetreiber basiert. Bei diesem Modell fungiert jeder Verteilernetzbetreiber als ausgleichsverantwortliche Einheit gegenüber dem Übertragungsnetzbetreiber, und innerhalb jedes ADN kann jede flexible Ressource als teilausgleichsverantwortliche Einheit fungieren, die als virtuelle Kraftwerke arbeitet. Die Einführung von industriellen virtuellen Kraftwerken nutzt die industrielle Flexibilität zusammen mit anderen verteilten Ressourcen, um die Stromübertragung zu minimieren und das Konzept der lokalen Erzeugung und des lokalen Verbrauchs zu verbessern.
Die Arbeit beschreibt außerdem die spezifischen Flexibilitätspotenziale einer Flaschenproduktions- und Getränkeabfüllanlage durch die Bestimmung realisierbarer Betriebspunkte für Produktionseinheiten durch Messung und für Produktionslinien durch Berechnung. Jeder Algorithmus, jedes Rahmenwerk und jede Methodik wird sorgfältig detailliert, simuliert und die Ergebnisse werden präsentiert, um die praktischen Anwendungen und Vorteile der vorgeschlagenen Ansätze in realen Umgebungen zu demonstrieren