HFTor - HfT Open Repository (Hochschule für Technik Stuttgart)
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Standardisierte Indoor-Ortung mit omlox. Exakte Lokalisierung für Augmented-Reality-Anwendungen im Bereich Industrie 4.0.
No full textAugmented Reality (abgekürzt AR, oder auf Deutsch “Erweiterte Realität”) wird bereits seit den 1970er Jahren im militärischen Kontext eingesetzt (Künstlicher Horizont, Zielerfassung in Jetpilotenhelmen), seit Anfang der 1990er Jahre auch in der Industrie. AR bezeichnet immer die ortsrichtige Überlagerung von Computergraphik - seien es Annotationen oder 3D-Elemente - in die reale Perspek-
tive des Betrachters. Der Einsatz von AR ist aus vielerlei Gründen interessant. Per AR lassen sich Anweisungen und Hinweise genau dort digital platzieren, wo der Benutzer sie erwartet (AR als Assistenzfunktion). Die Realität lässt sich mittels AR um digitale Elemente ergänzen, wo sie in der Realität nicht sichtbar sind: sind sie verdeckt, erlaubt AR einen “digitalen Röntgenblick” durch die verdeckende Fläche hindurch; existieren sie nicht mehr oder noch nicht, erlaubt AR einen Blick in die Abbildung 1 [Bildquelle: Shutterstock] Vergangenheit oder Zukunft. Per AR lassen sich auch einfache Soll-Ist-Abgleiche durchführen: dazu wird lediglich der digitale Plan über den realen Bestand geblendet. Aktuelle Technologieentwicklungen ermöglichen jetzt einen umfassenderen Einsatz von AR. Damit steigt die Verbreitung von AR. Während im Jahr 2020 noch 225.600 AR-Brillen verkauft wurden, wird für 2026 bereits ein Absatz von 8,8 Millionen AR-Brillen erwartet1. Ebenso sind (r-)evolutionäre Veränderungen im Bereich der Funksensoren, Kommunikationstechnologien und Sensornetzwerke im Hinblick auf das Internet der Dinge und Industrie 4.0 zu beobachten. “Die Mobilfunkstandards 5G und 6G werden eine ganz wichtige Rolle für Cloud-basierte AR mit dann kleinen, sparsamen Endgeräten spielen” ist sich Christoph Runde vom Virtual Dimension Center (VDC) sicher. Aktuellere Veröffentlichungen behandeln spezifische Szenarien wie die unterstützte Störfallbehebung, das kontextbezogene Lernen, die digitale Spiegelung physischer Objekte (Digital Twin2), oder untersuchen das Einsatzpotential verfügbarer Datenbrillen in der Smart Factory3. Auf Seiten der AR-Displays gibt es mehrere Optionen. Smart Glasses oder auch handgehaltene Geräte wie Smartphones und Tablet PCs können zum Einsatz kommen. Selbst projektionsbasierte AR ist möglich, indem digitale Inhalte auf physische Objekte aufprojiziert werden. Neben dem Display ist eine
weitere technologische Komponente absolut essentiell: die Ortung des Displays und des Benutzers ist natürlich erforderlich, um Kontextsensitivität herzustellen und um eine exakte Überlagerung der
virtuellen Objekte in die reale Umgebung zu ermöglichen. Neben einer Positionsbestimmung ist auch das Erkennen der Blickrichtung entscheidend, um Objekte im Blickfeld des Betrachters einzublenden.
Spezielle Anwendungen benötigen darüber hinaus ein Tracking der Bewegungsrichtung und der Orientierung von Kopf und Oberkörper
An automated simulation environment for heat demand and supply scenarios of city quarters, tested at the example of Mainz, Germany
No full textThe urban simulation platform SimStadt calculates heating demand for city quarters or whole cities based on 3D building information data. In this study, SimStadt’s capabilities to dimension centralized and decentralized heat supply options are extended and tested for a city quarter of 65 buildings in Mainz, Germany. A biomass-fired boiler with an oil-fired backup boiler and a heating network is compared against a decentralized solution based on air-water heat pumps along technical and economic indicators. Furthermore, heating demand simulation results are validated against measured data and show differences of as little as 4%, while simulated and measured heat generation for the biomass supply option deviate by 5% only
Kenngrößen elastisch gebundener Schüttungen auf Decken in Holzbauweisen
No full textZur Verbesserung der Luft- und Trittschalldämmung werden auf Decken in Holzbauweise sowohl unter Trocken- als auch unter Nassestrichen Beschwerungen aufgebracht. Hierfür sind Betonauflagen, Plattenbeläge aus Beton oder Lehm sowie lose und elastisch gebundene Schüttungen in Gebrauch. Der bewertete Norm-Trittschallpegel und das bewertete Schalldämm-Maß weisen für verschiedene Beschwerungsarten deutliche Unterschiede auf, auch bei gleicher Konstruktionsart der Decken und gleicher flächenbezogener Masse der Beschwerungen. Die flächenbezogene Masse der Beschwerung reicht demnach nicht für eine adäquate akustische Beschreibung aus. Vielmehr spielen auch die Steifigkeit der Beschwerung und der Verlustfaktor eine Rolle. In der Praxis haben sich elastisch gebundene Schüttungen als wirtschaftliche Lösung etabliert, da sie durch eine Pumpe eingebracht werden können. Dabei wird sehr häufig eine gebundene Splittschüttung (z.B. aus Kalksplitt) eingesetzt, die unter anderem mittels Bindemittel (Latexmilch, Polyurethan, Zement) in der Lage auf der Holzdecke fixiert wird. Für die Steifigkeit der Bindung ist bisher kein Kennwert gebräuchlich, der einen Zusammenhang mit der schalldämmenden Wirkung herstellt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse von ersten messtechnischen Untersuchungen an Probekörpern aus elastisch gebundenen Schüttungen zur Bestimmung der Steifigkeit und des dynamischen E-Moduls vor. Dabei werden verschiedene Bindemittel für die Schüttungen miteinander verglichen. Ziel ist es, eine Beurteilung der akustischen Leistungsfähigkeit von Schüttungen zu ermöglichen
Uncertainty of structure-borne sound source quantities and the installed power from interlaboratory test results according to EN 15657
No full textStructure-borne sound sources affect the acoustic quality inside buildings. Based on many years of research, methods have been standardised to characterise structure-borne sound sources in the laboratory (EN 15657) and to predict the sound transmission from these sources when installed in buildings (EN 12354-5). This contribution is about the uncertainty of the source descriptors used in EN 15657 and the predicted installed sound power which is the input quantity for EN 12354-5.Recently an interlaboratory test with 7 participating laboratories has been performed. The task was to measure the blocked force, free velocity and mobility of an artificial source and the blocked force of the ISO tapping machine. From the evaluation of the measurement results estimates for the uncertainties of the source quantities and the installed power could be deduced
Aligning Technic with Didactic – A Remote Laboratory Infrastructure for Study, Teaching and Research
No full textThe project Open Digital Lab for You (DigiLab4U) focuses on the creation of a net-worked laboratory-based learning environment where students, teachers and researchers can access industry related laboratory equipment focusing on the Internet of Things (IoT) and Industry 4.0 (I4.0). This paper describes the alignment of the didactical requirements with the technical design and architecture to build up a sustainable remote laboratory system for study, teaching and research. The focus is on the development of a dashboard and corresponding technical integration for remote access of an RFID measuring chamber. The remote chamber will be used in the Information Logistics study program at the Hochschule für Technik Stuttgart (HFT Stuttgart) as part of laboratory exercises and will be available to other users across universities in the future. Subsequently the initial project idea is briefly described (1), technical design according to the didactical demands are outlined (2, 3) and first evaluation results will be presented (4)
Prof. Ackermann, vision-based navigation and the PG master’s degree programme at HfT Stuttgart
No full textThe two topics of the article seem to have absolutely nothing to do with each other and, as can be expected in a contribution in honor and memory of Prof. Fritz Ackermann, they are linked in his person. Vision-based Navigation was the focus of the doctoral thesis written by the author, the 29th and last PhD thesis supervised by Prof. Ackermann. The International Master’s Program Photogrammetry and Geoinformatics, which the author established with colleagues at Stuttgart University of Applied Sciences (HfT Stuttgart) in 1999, was a consequence of Prof. Ackermann’s benevolent promotion of international knowledge transfer in teaching. Both topics are reflected in this article; they provide further splashes of color in Prof. Ackermann’s oeuvre
The German Cement Industry as a CO2 Source for Other Industries
No full textCement production is responsible for about eight percent of global CO2 emissions. A potential use for CO2 is the production of synthetic fuels through power-to-X (PtX) processes. For this purpose, a potential analysis is performed in which the possibilities for CO2 avoidance and CO2 capture and utilization (CCU) in the cement manufacturing process are evaluated. Based on the potential analysis, three scenarios for the development of the German cement industry until 2050 are developed and displayed in geo-referenced form, yielding potential locations for PtX plants. Results show that it is unlikely that cement can be fully replaced by alternative construction methods or new types of binders from today’s perspective. Measures to reduce CO2 emissions in cement production are limited, especially due to the restricted possibilities to replace limestone as feedstock. In an intermediate scenario, CO2 emissions in cement production decrease by 35% until 2050 compared to the average value from the 2014–2018 reference period. For CCU to be introduced at cement plants, the additional costs must be compensated, either through revenues from CO2 certificates or economic and regulatory incentives
Digitalization of an Indoor-Positioning Lab Using a Mobile Robot and IIoT Integration
No full textIndustry 4.0, the Industrial Internet of Things (IIoT) as well as Smart Logistics depend on locating mobile assets. In contrast to outdoor locating, GPS is not reliable for indoor positioning. Instead, different real-time locating systems (RTLS) are used in industries for indoor locating when there is no chance of obtaining GPS-satellite signals. Students in engineering disciplines should know about the chances offered by and the limits of RTLS, for example through corresponding lab experiments. However, measuring the accuracy of RTLS is a time-consuming task. Our goal is to provide a remote RTLS-accuracy measurement experiment by digitalizing and automating the whole process.
This paper discusses adding remote experiment service to this lab, thus providing access to the lab infrastructure anytime and anywhere. A mobile robot was used to move an ultra-wideband (UWB) transponder and expose it to the RTLS measurement infrastructure. By optimizing the routing algorithm of a mobile robot, the required accuracy and appropriate safety features were justified and the accuracy of the robot reached 2 cm. It also passed all the static and dynamic obstacles with acceptable safety thanks to inbuilt sensors. The remote operation was also done in an IoT environment by implementing the MQTT data transfer protocol. For remote users to be able to operate our RTLS system via MQTT, we developed a software program. When running this program, our DigiLab4U Laboratory Management System (LabMS) is able to send commands to the RTLS system and receive positioning measurements of a mobile object (in our case RTLS tag) via MQTT messages. Thus, the real route and the measured route can be compared and the difference can be analyzed by students remotely
Positioning of Pedelecs for a Pedelec Sharing System with Free-Floating Bikes
No full textFor intelligent mobility concepts in growing urban environments, positioning of transportation vehicles and generally moving objects is a fundamental prerequisite. Global Navigation Satellite Systems (GNSS) are commonly used for this purpose, but especially in urban environments under certain conditions, they offer limited accuracy due to buildings, tunnels, etc. that can deviate or mask the satellite signals. The use of existing built-in sensors of the vehicle and the installation of additional sensors can be utilized to describe the movement of the vehicle independently of GNSS. This conforms to the concept of dead reckoning (DR). Both systems (GNSS and DR) can be integrated and prepared to work together since they compensate their respective weaknesses efficiently. In this study, a method to integrate different inertial sensors (gyroscope and accelerometer) and GNSS is investigated. Pedelecs usually do not have many inbuilt additional sensors like it is the case in cars; therefore, additional low-cost sensors have to be used. An extended Kalman filter (EKF) is the base of calculations to perform data integration. Driving tests are realized to check the performance of the integration model. The results show that positioning in situations where GNSS data is not available can be done through dead reckoning for a short period of time. The weak point hereby is the calibration of the accelerometer. Inaccurate accelerometer data cause increasing inaccuracy of the position due to the double integration of the acceleration over time
Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Massivholzbauteilen
No full textEinletung: Die Massiv-Holz-Mauer- (MHM-) Wandelemente bestehen aus kreuzweise miteinander verbundenen profilierten und in Längsrichtung genuteten Brettern. Die einzelnen Lagen dieser Brettsperrholz-Elemente sind allerdings nicht miteinander verleimt, sondern mit Aluminium Rillenstiften vernagelt. Die Aluminium-Nägel können beim Zuschnitt der Elemente problemlos durchgesägt werden. Kleine Längsnuten in den einzelnen Brettern verbessern durch das entstehende Luftpolster den Wärmedämmwert eines Wandelements entsprechend den Herstellerangaben um ca. 20 % gegenüber Vollholz. Die verwendeten MHM-Wandelemente bestanden aus 9 Brettlagen (Dicke: 200 mm, m‘ = 90 kg/m²) bzw. aus 7
Brettlagen (Dicke: 160 mm, m‘ = 72 kg/m²). Massiv-Holz-Mauer - Wandelemente ermöglichen z.B. in Verbindung mit Brettstapeldecken das schnelle Bauen von (Wohn-)Gebäuden. Aufgrund der gegenüber Stahlbeton-
decken oder Mauerwerkswänden deutlich geringeren flächenbezogenen Masse der Wandelemente werden für die MHM-Elemente selbst keine sehr hohen Direktschalldämm-Maße erreicht. Um höhere flächenbezogene Massen und damit höhere Dämmwerte zu erreichen, können zusätzliche direkt aufgebrachte Beplankungen angebracht werden. Bei Außenwänden wird das Schalldämm-Maß durch wärmetechnisch notwendige Vorsatzkonstruktionen (z.B. WdVS, Verblendschalen, etc.) deutlich verbessert. Bei Trennwänden oder flankierenden MHM-Elementen kann der Schallschutz durch entsprechende raumseitig angebrachte Vorsatzkonstruktionen
ebenfalls verbessert werden. Auch kann die Stoßstellendämmung zwischen den MHM-Wandelementen untereinander (bei horizontaler Übertragung) und über Brettstapeldecken (bei vertikaler Übertragung) durch konstruktive Maßnahmen (z.B. Einbaugeeigneter elastischer Zwischenschichten) erhöht werden.
Anhand von Musteraufbauten wurde die Stoßstellendämmung zwischen Massiv-Holz-Mauer-Wandelementen untereinander (horizontale Übertragung) und zwischen Massiv-Holz-Mauer-Wandelementen und einer Brettstapeldecke (vertikale Übertragung) sowohl als T- als auch
Kreuzstöße messtechnisch untersucht