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Simulation der optischen Erreichbarkeit auf komplexer Stentoberfläche mittels Raytracing
No full textDie Oberfläche der aus Nitinol geflochtenen medizinischen Gefäßstützen (sog. Stents) besitzt aus Sicht
der optisch-messtechnischen Oberflächenerfassung eine komplexe Geometrie. Die für eine Inspektion
notwendige Bildakquise der gesamten Oberfläche ist nicht trivial. Zur Validierung, der experimentell
festgestellten Oberflächenerreichbarkeit, wird in dieser Arbeit die Technik des Raytracings genutzt.
Durch die physikalisch korrekte Simulation wird die optische Erreichbarkeit auf der komplexen Stentoberfläche berechnet
Einfluss von Al, Si und Co auf die Korrosionsbeständigkeit des ferritischen, nichtrostenden Stahls X2CrTiNb18 (1.4509)
No full textDie Korrosionsbeständigkeit ferritisch nichtrostender Stähle (FNS) hängt wesentlich von zwei Faktoren ab, der Legierungszusammensetzung und zum anderen von der Wärmebehandlung. Diverse wissenschaftliche Arbeiten haben bereits den bedeutenden Einfluss leichter Schwankungen in der Legierungszusammensetzung auf die Korrosionsbeständigkeit demonstriert. Einige häufig eingesetzte Legierungselemente blieben bisher jedoch weitgehend unbeachtet. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit an einem technisch relevanten ferritisch nichtrostenden Stahl (X2CrTiNb18 bzw. 1.4509) der Einfluss von Aluminium, Silicium und Cobalt, bei gleichbleibender Wärmebehandlung, untersucht. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Korrosionsbeständigkeit und es werden umfangreiche experimentelle Ergebnisse hinsichtlich Gefüge, Härte und Korrosionsbeständigkeit (EPR, kritische Lochkorrosionspotentiale) vorgestellt und bewertet. Damit leistet die Arbeit einen Beitrag zum besseren Verständnis zwischen chemischer Zusammensetzung und Korrosionsbeständigkeit bei nichtrostenden Stählen.:1 Einleitung
2 Stand der Forschung
2.1 Korrosion
2.2 Passivität nichtrostender Stähle
2.3 Korrosionserscheinungen
2.4 Einfluss der Legierungselemente auf nichtrostende Stähle
2.5 Ferritischer nichtrostender Stahl
2.6 Wärmebehandlung
2.7 Untersuchungsmethoden zur Charakterisierung der Korrosionsbeständigkeit
3 Problemstellung und Lösungsansatz
4 Material und Methoden
4.1 Werkstoff
4.2 Probenherstellung und Wärmebehandlung
4.3 Untersuchungsmethoden
5 Ergebnisauswertung und Diskussion
5.1 Referenzprobe
5.2 Aluminium-Reihe
5.3 Silicium-Reihe
5.4 Cobalt-Reihe
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 LiteraturverzeichnisThe corrosion resistance of ferritic stainless steels (FSS) depends essentially on two factors: alloy composition and heat treatment. Several scientific papers have already demonstrated the significant influence of small variations in alloy composition on corrosion resistance. However, some commonly used alloying elements have remained largely unnoticed. Therefore, this work investigates the influence of aluminium, silicon and cobalt on a technically relevant ferritic stainless steel (X2CrTiNb18 or 1.4509) under constant heat treatment. The main focus is on corrosion resistance and extensive experimental results on microstructure, hardness and corrosion resistance (EPR, critical pitting potential) are presented and evaluated. Thus, the work contributes to a better understanding of the relationship be-tween chemical composition and corrosion resistance in stainless steels.:1 Einleitung
2 Stand der Forschung
2.1 Korrosion
2.2 Passivität nichtrostender Stähle
2.3 Korrosionserscheinungen
2.4 Einfluss der Legierungselemente auf nichtrostende Stähle
2.5 Ferritischer nichtrostender Stahl
2.6 Wärmebehandlung
2.7 Untersuchungsmethoden zur Charakterisierung der Korrosionsbeständigkeit
3 Problemstellung und Lösungsansatz
4 Material und Methoden
4.1 Werkstoff
4.2 Probenherstellung und Wärmebehandlung
4.3 Untersuchungsmethoden
5 Ergebnisauswertung und Diskussion
5.1 Referenzprobe
5.2 Aluminium-Reihe
5.3 Silicium-Reihe
5.4 Cobalt-Reihe
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Literaturverzeichni
Ein Ansatz zur Systematisierung von Systemaufrufen als Grundlage zur Erstellung sicherer Profile für containerisierte Prozesse
No full textDie zunehmende Relevanz containerisierter Infrastrukturen erhöht die Notwendigkeit einer
tiefgründigeren Beschäftigung mit den Sicherheitsmechanismen der zugrundeliegenden Betriebssysteme.
Systemaufrufe, als Schnittstelle zwischen Nutzerprozessen und privilegierten
Operationen des Kernels, sind ein idealer Ausgangspunkt, um Angriffe und deren Auswirkungen
einzuschränken.
Bisherige Arbeiten beschäftigten sich mit Methoden zur statischen oder testbasierten, dynamischen
Extraktion von Systemaufrufen aus Container Images. Beide Ansätze kommen mit
Einschränkungen bezüglich ihrer Vollständigkeit.
In dieser Arbeit wirdein neuer Ansatz zur Erstellung von dedizierten Seccomp-Profilen evaluiert.
Grundlegend können bestimmte Systemaufrufe auf die potenzielle Verwendung anderer
Systemaufrufe hindeuten. Folglich würde die Erarbeitung einer Systematisierungsstruktur
den Testaufwand zur Generierung von sicheren Profilen reduzieren, indem über Gruppen
dieser Struktur weitere Systemaufrufe zugelassen werden.
Es wurde untersucht, inwiefern eine solche Systematisierungsstruktur, basierend auf funktionalen
Kriterien, geeignet ist. Eine dementsprechende Zerlegung des Kernels hat gleichzeitig
einen operativen Nutzen zur verbesserten Kontextualisierung von Ereignismeldungen und
der kritischen Analyse des bestehenden Default Seccomp Profiles für Docker.
Die erarbeiteten Methoden zur Erzeugung und Bewertung des hier vorgestellten Ansatzes
lassen sich auf andere Systematisierungen von Systemaufrufen anwenden. Somit ließ sich experimentell
auch nachweisen, dass die gewählte funktionale Gruppierung von Systemaufrufen
nicht für die Extrapolation weiterer Systemaufrufe geeignet ist.
Dennoch leiten sich aus dieser Erkenntnis Implikationen zur Konzeption einer adäquaten
Systematisierungsstruktur ab.:1 Einleitung und Intension
1.1 Problembeschreibung
1.2 Zielstellung
1.3 Verwandte Arbeiten
2 Stand der Wissenschaft
2.1 Systemaufrufe
2.1.1 Spezifka der x86-64-Architektur
2.1.2 Arten von Systemaufrufen
2.2 Gefährdungen uneingeschränkter Systemaufrufnutzung
2.2.1 Kritische Systemaufrufe
2.2.2 Selten genutzte Systemaufrufe
2.3 Secure Computing Mode
2.4 Zwischenfazit
3 Systematisierungsansatz
3.1 Funktionale Gruppierung
3.2 Labeling kritischer und ungewöhnlicher Systemaufrufe
4 Praktische Evaluierung
4.1 Versuchsaufbau
4.2 Methodik der Beobachtung
4.3 Ergebnis
5 Zusammenfassung
Literatur
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Aufistungsverzeichnis
A Anhan
Robotik im Holzbau: Untersuchung grundlegender Fragen der Vorfertigung
No full textDie vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Thematik der Vorfertigung im Holzbau und zielt darauf ab, einen umfassenden Einblick zu der Entwicklung, den Praktiken, den Herausforderungen und
Potentialen zu geben. Angesichts des steigenden Fachkräftemangels sowie der wachsenden Nachfrage nach bezahlbarem, qualitativ hochwertigem Wohnraum stellt die Produktion im Werk eine
entscheidende Komponente für die zukünftige Entwicklung der Bauindustrie dar. Dabei wird die Integration von automatisierten Lösungen und Robotik thematisiert. Das Ziel dieser Arbeit besteht
darin, die Möglichkeiten und Herausforderungen der Integration solcher Systeme zu untersuchen und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in Werkhallen abzuleiten.
Um einen ausgewogenen Überblick zu gewährleisten, basiert die Untersuchung auf einer Analyse der traditionellen Vorfertigung und deren Limitation. Dabei werden zusätzlich automatisierte
Technologien berücksichtigt. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie Robotik in diesem Kontext den Produktionsprozess optimieren kann. Im Zuge dieser Analyse werden Vorteile wie Effizienzsteigerung, Produktivität, Präzision und Ressourcenmanagement sowie potenzielle Herausforderungen in Bezug auf eine hohe Anfangsinvestition, Schulungsbedarf und Flexibilitätseinschränkungen
herausgestellt.
Die wichtigsten Erkenntnisse, aus der Quellenarbeit und den Experteninterviews, zeigen die wachsende Bedeutung der Integration von Robotik in der Vorfertigung im Holzbau und verdeutlichen die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Die vorliegende Arbeit legt einen Grundstein für das Verständnis der Vorfertigungsprozesse, die Integrationsmöglichkeit verschiedener Technologien und fördert das Verständnis der Potenziale und Herausforderungen, die mit der Nutzung dieser Technologien einher gehen. ...:1 Einleitung
2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung
2.1 Vorfertigung
2.1.1 Begriffsdefinitionen
2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung
2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen
2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion
2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext
2.2.1 Begriffsabgrenzung
2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau
2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle
3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung
3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen
3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen
3.2.1 Fertigungsform
3.2.2 Materialzuführung
3.2.3 Varianten des Aufbaus
3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen
4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus
4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz
4.1.1 Grundprinzipien
4.1.2 Aufbau
4.1.3 Konvertierung der Daten
4.1.4 Varianten des Aufbaus
4.1.5 Auswahl des passenden Roboters
4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes
4.3 Anwendungsbeispiel
5 Ergebnisse der Untersuchung
5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden
5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen
6 Zusammenfassung und Ausblick
Ehrenwörtliche Erklärung
Literaturverzeichnis
Online - Quellen
Abbildungsverzeichnis
AnhangThis bachelor thesis explores the topic of prefabrication in timber construction and aims to provide a comprehensive insight into the development, practices, challenges and potentials. In view of the
increasing shortage of skilled workers and the growing demand for affordable, high-quality housing, factory production is a crucial component for the future development of the construction industry.
The integration of automated solutions and robotics will be addressed. The aim of this work is to investigate the possibilities and challenges of integrating such systems and to derive recommendations for action for implementation in factory buildings.
To ensure a balanced overview, the study is based on an analysis of traditional prefabrication and its limitations. Automated technologies are also taken into account. A main focus is on how robotics
can optimise the production process in this context. In the course of this analysis, benefits such as increased efficiency, productivity, precision and resource management are highlighted, as well as
potential challenges in terms of high initial investment, training needs and flexibility limitations.The main findings from the source work and the expert interviews show the growing importance of
the integration of robotics in prefabrication in timber construction and highlight the need for further research and development in this area. This thesis lays a foundation for understanding the prefabrication processes, the integration possibilities of different technologies and promotes the understanding of the potentials and challenges associated with the use of these technologies. The work
emphasises the importance of further research and implementation of robotics in prefabrication to ensure the competitiveness and sustainability of the timber construction industry and to drive innovative advances.:1 Einleitung
2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung
2.1 Vorfertigung
2.1.1 Begriffsdefinitionen
2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung
2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen
2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion
2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext
2.2.1 Begriffsabgrenzung
2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau
2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle
3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung
3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen
3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen
3.2.1 Fertigungsform
3.2.2 Materialzuführung
3.2.3 Varianten des Aufbaus
3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen
4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus
4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz
4.1.1 Grundprinzipien
4.1.2 Aufbau
4.1.3 Konvertierung der Daten
4.1.4 Varianten des Aufbaus
4.1.5 Auswahl des passenden Roboters
4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes
4.3 Anwendungsbeispiel
5 Ergebnisse der Untersuchung
5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden
5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen
6 Zusammenfassung und Ausblick
Ehrenwörtliche Erklärung
Literaturverzeichnis
Online - Quellen
Abbildungsverzeichnis
Anhan
Weiterentwicklung und Aufbau eines planar abstandsvariablen Mikrofon-Arrays als Grundlage einer adaptiven akustischen Kamera
No full textEs wird die Umsetzbarkeit eines planar abstandsvariablen Mikrofon-Arrays mithilfe von MEMS-Mikrofonen untersucht. Neben elektrotechnischen Simulationen zur Sicherstellung der EMV für die MEMS-Mikrofone wurden zudem akustische Simulationen bezüglich Beamforming durchgeführt, um geeignete geometrische Parameter des Mikrofon-Arrays zu ermitteln. Mithilfe einer Software in MATLAB können Mikrofon-Daten gespeichert und später als Grundlage für eine adaptive akustische Kamera verwendet werden.:1 Einleitung
2 Stand der Technik
3 Theoretische Grundlagen
3.1 MEMS-Mikrofone
3.2 Pulse Density Modulation
3.3 Elektromagnetische Verträglichkeit
3.4 Beamforming
4 Hardwaretechnische Umsetzung
4.1 Audio Interface
4.2 MEMS-Mikrofone
4.3 Leitungstreiber
5 Platinendesign
6 Simulation — Elektromagnetische Verträglichkeit
6.1 Mikrofon-Platine
6.2 Interface-Platine
7 Simulation — Größe des Arrays
7.1 Vorgehensweise
7.2 Simulationsergebnisse
7.3 Fazit
8 Versuchsaufbau
8.1 Prüfung der Mikrofone
8.2 Mikrofonbefestigung
8.3 Inbetriebnahme der Platinen
8.4 Gesamtaufbau
8.5 Versuchsaufbau zur Validierung
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Anhang
10.1 Konstruktionszeichnung Mikrofonhalterung
10.2 Schaltplan Mikrofonansteuerun
Der Graphic-Novel-Bestand in der Stadtbücherei Trier
No full textGraphic Novels sind ein Comic-Genre, das gerade immer größere Umsatzzahlen generiert und großes Zukunftspotential hat. Entgegen diesem Trend ist die Nachfrage nach Graphic Novels in der Stadtbücherei Trier noch eher verhalten, was sich in geringen Ausleihzahlen zeigt. In dieser Arbeit sollen die möglichen Gründe für die noch geringe Nachfrage in Trier analysiert und Maßnahmen entwickelt werden, um dem entgegenzusteuern. Dabei wird der Fokus auf dem Graphic-Novel-Bestand für Erwachsene liegen. Da der Begriff „Graphic Novel“ nicht eindeutig definiert ist, muss zunächst eine Arbeitsdefinition mit charakteristischen Merkmalen des Genres erarbeitet werden. Im Anschluss folgt nach der Struktur des Marketing-Management-Prozesses eine Analyse der aktuellen Situation in Bezug auf Graphic Novels in der Gesellschaft, auf dem Buchmarkt, in Trier und in der Bibliothek. Grundlagen für die Analyse sind die aktuelle Literatur zu Graphic Novels, Gespräche mit der zuständigen Bibliothekarin vor Ort, die Auswertung der lokalen Ausleihstatistik und eine Befragung der Graphic-Novel-Leser der Stadtbücherei Trier. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden konkrete Maßnahmen erarbeitet, wie die Nachfrage nach Graphic Novels für Erwachsene in der Stadtbücherei Trier gesteigert werden kann.:Abbildungs- und Tabellenverzeichnis
1. Einleitung
2 Die angewendeten Methoden und Informationsgrundlagen
3 Der Begriff „Graphic Novel“
3.1 Aufkommen und grundsätzliche Bedeutung
3.2 Merkmale
3.3 Kritik
3.4 Verwendung in dieser Arbeit
4 Anwendung des Marketing-Management-Prozesses
4.1 Marktanalyse
4.1.1 Umfeld-Analyse
4.1.2 Buchmarktanalyse
4.1.3 Nachfrage-Analyse
4.1.4 Gemeinwesenanalyse
4.1.5 Wettbewerbsanalyse
4.1.6 Bibliotheksanalyse
4.1.7 Ist-Stand-Analyse
4.2 Festlegung von Marketing-Zielen – strategisches Marketing
4.3 Maßnahmen zum Erreichen der Ziele – operatives Marketing
4.3.1 Maßnahmen für Ziel 1
4.3.2 Maßnahmen für Ziel 2
4.4 Evaluationsmethoden
5 Fazit
Literaturverzeichnis
Anhang 1: Der schriftliche Fragebogen
Anhang 2: Hinweisplakat zur Befragung
Anhang 3: Ergebnisse der Befragung
Anhang 4: Flyer „Wo finde ich was?“
Anhang 5: Liste aller Graphic-Novel-Titel für Erwachsene der Stadtbücherei Trie
Anwendung von photogrammetrischen Scans im Projection Mapping
No full textDiese Arbeit untersucht die Funktionsweise, Herausforderungen und Lösungsansätze des 2D- und 3D Projection Mappings. Insbesondere wird darauf eingegangen, wie dreidimensionale Abbildungen der Realität (3D Scans) genutzt werden und wie sie erstellt werden können, wobei der Fokus auf 3D Scans liegt, die durch photogrammetrische Rekonstruktion mit der Software Meshroom entstanden sind.
Ein Ziel dieser Arbeit besteht darin, die beschriebenen Themen so darzustellen, dass sie auch für semiprofessionelle Endanwender verständlich sind. Die Arbeit soll als umfassende und gebündelte Informationssammlung dienen, die als Grundlage für eigene Projekte und vertiefte Forschungen genutzt werden kann.:I. Einleitung
II. Begriffe und Definitionen
III. Augmented Reality
1. Direct Augmentation
1.1. Projektionsinhalte
1.2. Einrichtung der Projektoren
1.3. Previsualisierung
IV. 3D Rekonstruktionen
2. Analog-Digital-Wandlung
3. Rekonstruktionsmethoden
3.1. Aktive Rekonstruktionen
3.2. Passive Rekonstruktionen
3.3. Stereo- und Multiple-Kamera-Setups
3.4. Tiefenberechnung
3.5. Photogrammetrische Pipeline
V. Praxisteil
4. Methodik
5. Vorgehensweise Experimentreihe 1
5.1. Referenzmodelle
5.2. Wahl der Referenzobjekte
5.3. Scanning der Referenzobjekte
5.4. Photogrammetrische Rekonstruktion
5.4.1. Aufzeichnung der Fotodatenbanken
5.4.2. Aufbereitung der Aufnahmen
5.4.3. Meshroom-Pipeline
5.4.4. Aufbereitung der Meshes
5.5. Vergleich der Meshes
6. Ergebnisse
7. Auswertung
8. Vorgehensweise Experimentreihe 2
8.1. Aufbau des Experiments
8.2. Aufzeichung der initialen Rekonstruktionsdatenbank
8.3. Rekonstruktion des Gebäudes
8.4. Aufbereitung des Meshes
8.5. Anfertigung von Vorlagen für die Projektionseinrichtung
8.6. Kreation von Projektionsinhalten
8.7. Virtuelle Visualisierung
9. Ergebnisse
10.Auswertung
11.Diskussion
12.Fazit und Ausblick
A. Literaturverzeichnis
B. Abbildungsverzeichnis
C. Messergebnisse
D. Datenbanken
E. Abbildunge
Lumos maxima: Ein Leitfaden zur Anwendung der Norm EN 17037 Tageslicht in Gebäuden
No full textGegenstand der hier vorgestellten Arbeit ist ein Leitfaden zur Anwendung der Norm
EN 17037 – Tageslicht in Gebäuden. Die Norm soll Planer dabei unterstützen, Räume
erfolgreich mit Tageslicht zu planen. Die in der Norm beschriebenen Verfahren und
Berechnungen werden in dieser Arbeit untersucht und an einem Modellraum beispielhaft
angewendet. Die Ergebnisse und Lösungsansätze werden verglichen und bewertet.
Alternative Verfahren und Herangehensweisen, die vor allem in der
architektonischen Entwurfsphase anwendbar sind, werden ergänzend angeführt.:1 Einleitung
1.1 Ziel der Arbeit
1.2 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen Tageslicht
2.1 Was ist Tageslicht
2.2 Warum ist Tageslicht wichtig
2.3 Was bedeutet Tageslichtplanung
2.4 Gesetzliche Regelung der Tageslichtversorgung
2.5 Relevante Größen der Lichtmessung
3 Der Modellraum
3.1 Spezifikation Modellraum
3.2 Werkzeuge für die Berechnungen
3.3 Tageslicht-Simulations-Checkliste
4 Die Anwendung der Norm EN 17037 – Tageslicht in Gebäuden
4.1 Tageslichtversorgung
4.1.1 Verfahren 1- Tageslichtquotient
4.1.2 Verfahren 2 - Beleuchtungsstärke
4.1.3 Nachweis - Tageslichtquotient (Verfahren 1)
4.1.4 Auswertung – Tageslichtquotient Verfahren (1)
4.1.5 Nachweis - Beleuchtungsstärke (Verfahren 2)
4.1.6 Auswertung - Beleuchtungsstärke (Verfahren 2)
4.1.7 Faustregel zur Tageslichtversorgung
4.2 Aussicht
4.2.1 Aussicht - vereinfachtes Verfahren
4.2.2 Aussicht - erweitertes Verfahren
4.2.3 Nachweis - Aussicht - vereinfachtes Verfahren
4.2.4 Nachweis - Aussicht – ALT. Verfahren m.(Rhinoceros 7 + food 4 rhino)
4.2.5 Auswertung - Aussicht
4.2.6 Aussicht – ALT. Verfahren bildhafte Darstellung
4.3 Besonnung
4.3.1 Besonnung – ALT. Verfahren bildhafte Darstellung
4.3.2 Besonnung – ALT. Verfahren mit (Rhinoceros 7 + food 4 rhino)
4.3.3 Nachweis/Auswertung - Besonnung
4.4 Blendungsschutz
4.4.1 Blendungsschutz - vereinfachtes Verfahren
4.4.2 Blendungsschutz – Verfahren zur Messung der DGP-Werte
4.4.3 Blendungsschutz –DGP-Berechnung mit (Rhinoceros 7 + food 4 rhino)
4.4.4 Nachweis - Blendungsschutz – vereinfachtes Verfahren
4.4.5 Auswertung - Blendung
4.4.6 Faustregel zur Blendung
4.5 Fazit zur Anwendung der Norm EN 17037
5 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichni
Realisierung eines Smart Mirror Demonstrators für ein KI- zentriertes Living Lab
No full textDemonstratoren sind äußerst hilfreiche Werkzeuge, welche der Veranschaulichung neuer Technologien dienen. Besonders im Kontext von Living Labs, in denen es um Bildung, Forschung, gemeinsame Entwicklung und Experimente geht, können sie von großer Bedeutung sein. Sie unterliegen in ihrer Umsetzung besonderen Anforderungen, die sich stark von denen an Produkte für den Markt unterscheiden.
Diese Arbeit stellt das Konzept und die Umsetzung eines Smart Mirror Demonstrators vor, der für das Living Lab des KI-Kompetenzzentrums ScaDS.AI in Leipzig entwickelt wurde. Der Demonstrator veranschaulicht einen Anwendungsfall von Objekt- und Ähnlichkeitserkennung, die auf künstlichen neuronalen Netzen basieren. Er besteht aus einem Smart Mirror, der Kleidungsstücke erkennen und visuell ähnliche Kleidungsstücke vorschlagen kann. Ein Nutzer kann mit dem Demonstrator ein Foto von sich aufnehmen, auf dem die erkannten Kleidungsstücke mit sogenannten Bounding Boxes markiert werden. Anschließend werden visuell ähnliche Kleidungsstücke aus einer Datenbank herausgefiltert und angezeigt.
In der Arbeit geht es zum einen um die verwendeten Technologien, als auch um die Architektur des Demonstrators selbst. Die Softwarearchitektur des Demonstrators orientiert sich an dem Aufbau von Webanwendungen und besteht aus einem Backend und einem Frontend. Das Backend wurde als REST-API umgesetzt, die in Python unter Verwendung des Frameworks Flask geschrieben wurde. Das Frontend besteht aus einer Single Page Application, umgesetzt mit dem Javascript Framework Vue. Beide Anwendungen wurden mit Hilfe der Software Docker in Containern umgesetzt, um die Laufzeitumgebung zu virtualisieren und die Ausführung auf verschiedenen Rechnern zu erleichtern. Der Technologie-Stack bestehend aus Flask, Vue und Docker und die Umsetzung unter Beachtung der REST Prinzipien sind positiv zu bewerten und wurden im ScaDS.AI in Anlehnung an den be- schriebenen Demonstrator zum Standard für die Entwicklung weiterer Demonstratoren.:1. Einleitung
1.1. Projektrahmen
1.2. Hintergrund und Idee
1.3. Aufbau der Arbeit
2. Anforderungen
2.1. Funktionale Anforderungen
2.1.1. Objekterkennung
2.1.2. Kleidungsvorschläge
2.1.3. Visualisierung und Benutzung
2.1.4. Hardware
2.2. Projektrahmen und nicht-funktionale Anforderungen
2.2.1. Das ScaDS.AI und Living Lab in Leipzig
2.2.2. Demonstratoren
2.3. Zusammenfassung
3. Technische Grundlagen
3.1. Objekterkennung
3.1.1. Convolutional Neural Networks
3.1.2. Single Shot Multibox Detector
3.2. Architektur und Technologie-Stack
3.2.1. REST Paradigma
3.2.2. Python Webframework Flask
3.2.3. Single Page Applications mit Vue
3.2.4. Virtualisierung mit Docker
3.3. Zusammenfassung
4. Implementierung
4.1. Architekturentwurf
4.2. Backend Programmierung
4.2.1. Umsetzung als Flask App
4.2.2. Detection
4.2.3. Matching
4.2.4. Umsetzung der REST API
4.3. Frontend Programmierung
4.3.1. Darstellungsschicht
4.3.2. Serviceschicht
4.3.3. Speicherschicht
4.3.4. Datenfluss
4.3.5. Online-Version
4.4. Containerisierung
4.5. Hardware
4.5.1. Samsung Flip
4.5.2. Kamera
4.5.3. Rechner
4.6. Zusammenfassung
5. Projektauswertung
5.1. Erfüllung der Anforderungen
5.2. Schwierigkeiten
5.3. Zusammenfassung
6. Ausblick
7. Literaturverzeichnis
8. Abbildungsverzeichnis
9. Quelltextverzeichnis
10. Anhan
Effiziente Behandlung von Daten mit rekursiven Beziehungen in ORM-Frameworks am Beispiel von Entity Framework Core
No full textORM-Frameworks sind eine häufig genutzte Möglichkeit, die Unterschiede zwischen
der objektorientierten Programmierung und der relationalen Datenspeicherung zu überbrücken.
Gleichzeitig sind rekursive Beziehungen in vielen Datenmodellen vorhanden, um
Hierarchien und andere baum- oder netzartigen Strukturen abzubilden. Diese Arbeit beschäftigt
sich mit der Problemstellung, wie man Daten in rekursiven Beziehungen in einem
ORM-Framework möglichst effizient aus der Datenbank laden kann. Zur Lösung des
Problems werden zuerst fünf verschiedene Lösungsansätze theoretisch entwickelt, und anschließend
in Entity Framework Core (EF Core) umgesetzt. Dies geschieht so, dass sich die
entstandenen Implementierungen wie normale LINQ-Abfragen in EF Core nutzen lassen.
Anschließend wurden die Lösungsansätze in verschiedenen Szenarien mit verschiedenen
SQL-Dialekten getestet, gefolgt von einer Betrachtung der Testergebnisse nach den verschiedenen
Test-Parametern. Diese Auswertung zeigt, dass Abfragen mit rekursiven allgemeinen
Tabellenausdrücken und Abfragen mit KeyLoading in den meisten Fällen am
effizientesten sind. Die anderen drei Ansätze sind entweder generell zu langsam oder nur
in speziellen Situationen nutzbar. Die Auswertung zeigt auch, dass die Performance der
verschiedenen Lösungsansätze immer von der Situation abhängig ist, besonders vom ge-
nutzten SQL-Dialekt.:1 Einleitung
2 Rekursive Beziehungen in relationalen Datenbanken
2.1 Definition
2.2 Rekursive Abfragen durch allgemeine Tabellenausdrücke
3 Object-Relational Mapping und Entity Framework Core
3.1 Object Relational Impedance Mismatch
3.1.1 Konzepte der objektorientierten Programmierung
3.1.2 Konzepte von relationalen Datenbanken
3.1.3 Probleme durch Unterschiede zwischen den Konzepten
3.2 Überbrückung des Impedance Mismatch durch Object-Relational Mapping
3.2.1 ORM-Frameworks
3.2.2 Allgemeine Lösungsansätze
3.2.3 Zugehörige Daten laden
3.3 Entity Framework Core
3.3.1 Generierung des Datenbankschemas
3.3.2 Abfragen mit LINQ
3.3.3 C# Expressions
3.3.4 Ablauf einer Abfrage in Entity Framework Core
3.3.5 Der ChangeTracker
3.3.6 Abfragen mit RawSql
4 Rekursive Abfragen in ORM Frameworks
4.1 Allgemeine Lösungsansätze
4.1.1 Anforderungen an die Lösungsansätze
4.1.2 Grundlegende Überlegungen
4.1.3 Rekursive allgemeine Tabellenausdrücke
4.1.4 Benutzerdefinierte Funktionen
4.1.5 Laden mit Hilfseigenschaft
4.1.6 Vertikales und horizontales Aufrollen
4.1.7 KeyLoading
4.2 Umsetzung in Entity Framework Core
4.2.1 Anforderungen im Kontext von Entity Framework Core
4.2.2 Rekursive allgemeine Tabellenausdrücke
4.2.3 Laden mit Hilfseigenschaft
4.2.4 Vertikales Aufrollen
4.2.5 Horizontales Aufrollen
4.2.6 KeyLoading
5 Test der Lösungsansätze
5.1 Testverfahren
5.1.1 Performancemessung in C#
5.1.2 Messung der SQL-Abfragedauer
5.2 Test-Szenarien
5.3 Auswertung der Testergebnisse
5.3.1 Anmerkungen zu Messungen mit TotalProcessTime
5.3.2 Auswertung nach verschiedenen Kriterien
5.3.3 Allgemeine Auswertung
5.3.4 Auswertung nach Verzweigungen
5.3.5 Auswertung nach Rekursionstiefe
5.3.6 Auswertung nach Anzahl der Strukturen
5.3.7 Auswertung nach dem Laden zugehöriger Daten
5.3.8 Auswertung nach SQL-Dialekt
5.3.9 Auswertung nach Beziehungstyp
5.3.10 Auswertung nach Schlüsseltyp
6 Fazit
A Messwert