Offenburg University of Applied Sciences
Hochschulschriftenserver der Hochschule OffenburgNot a member yet
6641 research outputs found
Sort by
Integration und Evaluation eines Frameworks zur Entscheidungsfindung von autonomen Systemen
Get PDFTeam Autonomous Car Offenburg is one of the University of Applied Sciences Offenburg’s projects which is dedicated to the development of an autonomous scale model car to compete in competitions. Due to the ever-evolving requirements and team member variations, maintaining the extensive codebase has proven to be a challenging task. Following substantial internal codebase revisions, it became apparent that the decision-making aspect of the project could benefit from improvement. Consequently, the adoption of a third-party framework emerged as a viable solution. The selection of the BehaviorTree.CPP framework was influenced by its popularity, use of behavior trees, and official support for the Robot Operating System 2. Another crucial factor in choosing BT.CPP was its GUI companion tool, Groot, making behavior tree development accessible to individuals without programming knowledge. The focus of this work centers on the utilization of BT.CPP as a decision-making framework in combination with ROS 2 and its seamless integration into existing autonomous system projects of the University of Applied Sciences Offenburg by replicating their decision-making logic. The chosen projects are TACO and Sweaty, a self-constructed humanoid robot that can play soccer and chess. TACO’s foundational functionalities have been transitioned to operate with the new framework, accompanied by the implementation of concise showcase behaviors. These behaviors effectively encapsulate the fundamental requirements for most competitions. For Sweaty, the chess subproject and its behavior have been migrated. Due to technical difficulties and time constraints, only placeholders have been implemented to simulate the movement of the robot. The evaluation of this framework and the subsequent integrations discusses the reduced complexity, improved modularity, excellent performance, and enhanced usability based on the applied projects. This further demonstrates that the integration of this behavior framework into an existing project can yield significant improvements in the development process of behaviors while simultaneously enhancing the overall project quality. Specifically, this work led to a substantial reduction in the codebase size for TACO and made the behavior development process accessible to non-programmers.Team Autonomous Car Offenburg ist eines der Projekte der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Medien Offenburg, das sich der Entwicklung eines autonomen Modellautos widmet, um an Wettbewerben teilzunehmen. Aufgrund der sich ständig weiterentwickelnden Anforderungen und der Variation der Teammitglieder hat sich die Pflege der umfangreichen Codebasis als eine anspruchsvolle Aufgabe erwiesen. Nach umfangreichen internen Code-Überarbeitungen wurde deutlich, dass die Entscheidungsfindung des Projekts von Verbesserungen profitieren könnte. Folglich erwies sich die Anwendung eines Third-Party-Frameworks als eine praktikable Lösung. Die Auswahl des BehaviorTree.CPP-Frameworks wurde durch seine Popularität, die Verwendung von Entscheidungsbäumen und die offizielle Unterstützung für Robot Operating System 2 beeinflusst. Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Wahl von BT.CPP war sein GUI-Begleitwerkzeug, Groot, das die Entwicklung von Entscheidungsbäumen auch für Personen ohne Programmierkenntnisse zugänglich macht. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Nutzung von BT.CPP als Entscheidungsfindungsframework in Kombination mit ROS 2 und seiner nahtlosen Integration in bestehende autonome Systemprojekte der Hochschule Offenburg durch die Reproduktion ihrer Entscheidungslogik. Die gewählten Projekte sind TACO und Sweaty, ein selbstgebauter humanoider Roboter, der Fußball und Schach spielen kann. Die grundlegenden Funktionalitäten von TACO wurden auf das neue Framework übertragen, begleitet von der Implementierung prägnanter Beispiel-Verhaltensweisen. Diese Verhaltensweisen beinhalten die grundlegenden Anforderungen für die meisten Wettbewerbe. Für Sweaty wurde das Verhalten des Schach-Unterprojektes migriert. Aufgrund technischer Schwierigkeiten und zeitlicher Einschränkungen wurden nur Platzhalter implementiert, um die Bewegung des Roboters zu simulieren. Die Bewertung dieses Frameworks und der anschließenden Integrationen zeigt die reduzierte Komplexität, die verbesserte Modularität, die hervorragende Leistung und die verbesserte Benutzerfreundlichkeit anhand der angewandten Projekten. Dies zeigt weiter, dass die Integration dieses Entscheidungsfindungsframeworks in ein bestehendes Projekt signifikante Verbesserungen im Entwicklungsprozess von Verhaltensweisen ermöglichen kann und gleichzeitig die Gesamtqualität des Projekts verbessert. Speziell führte diese Arbeit zu einer erheblichen Reduzierung der Codebasisgröße für TACO und machte den Prozess der Verhaltensentwicklung für Nicht-Programmierer zugänglich
Entwicklung eines Prüfstandes zur Untersuchung der temperatur- und druckabhängigen Wasserstoffpermeation durch neuartige Verbundwerkstoffe
No full textAs part of this thesis, a test rig for measuring hydrogen permeability was developed and validated to assess the suitability of polymers and novel composite materials for hydrogen applications. The results obtained from the test rig demonstrate that the permeability of polyamide 6 (PA6) exhibits a clear Arrhenius relationship with respect to temperature and is independent of pressure. Furthermore, a diffusion comparison between helium, hydrogen, and deuterium shows that helium diffuses faster than the diatomic molecules H2 and D2, with hydrogen having a higher diffusion rate than deuterium. Diamond-like carbon (DLC)-coated polymer samples exhibit lower helium permeability compared to uncoated samples, with a reduction factor of 8.5 for polyetheretherketone (PEEK) and 2.4 for polyamide 6. Reference measurements on carbon fiberreinforced polymer (CFRP) show a permeability that is lower by a factor of 10 compared to polyamide 6. However, thermal shocks and rapid decompression cause defects that negatively affect permeability. In a thermally shocked sample, helium permeability increases by nearly an order of magnitude, while in a 2 mm thick carbon fiber-reinforced polymer sample, it increases by a factor of 240 after rapid decompression in a hydrogen atmosphere.Im Rahmen dieser Abschlussarbeit wurde ein Prüfstand zur Messung der Wasserstoffpermeabilität entwickelt und validiert, um die Eignung von Polymeren und neuartigen Verbundwerkstoffen für Wasserstoffanwendungen zu beurteilen. Die mit dem Prüfstand erzielten Ergebnisse zeigen, dass die Permeabilität von Polyamid 6 (PA6) einen deutlichen Arrhenius-Zusammenhang in Bezug auf die Temperatur aufweist und vom Druck unabhängig ist. Weiterhin zeigt der Diffusionsvergleich von Helium, Wasserstoff und Deuterium, dass Helium schneller diffundiert als die zweiatomigen Moleküle H2 und D2, wobei Wasserstoff eine höhere Diffusionsrate als Deuterium aufweist. Mit Diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) beschichtete Polymerproben zeigen eine geringere Heliumpermeabilität im Vergleich zu unbeschichteten Proben, mit einem Reduktionsfaktor von 8,5 für Polyetheretherketon (PEEK) und 2,4 für Polyamid 6. Referenzmessungen an kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zeigen eine um den Faktor 10 geringere Permeabilität im Vergleich zu Polyamid 6. Thermoschocks und schnelle Dekompression verursachen jedoch Defekte, die die Permeabilität erhöhen. Bei einer thermogeschockten Probe erhöht sich die Heliumpermeabilität nahezu um eine Größenordnung, während sie bei einer 2 mm dicken Probe aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff nach schneller Dekompression in einer Wasserstoffatmosphäre um den Faktor 240 ansteigt
Enhanced Renewable-Energy Production from Co-Digestion of Waste Biomass and Sewage Sludge Based on Bio-Economic Prospects
No full textThe “Enhanced Renewable-Energy Production from Co-Digestion of Waste Biomass and Sewage Sludge Based on Bio-Economic Prospects” could be the key to stopping reliance on fossil fuels that harm the ozone layer, change the climate over time, and increase global warming. Previous technologies were not mature enough to compete economically with fossil fuels, the microbial electrolysis cell in particular had weak points, and many configurations so the most optimal must be specific, optimizing it via combining with other technologies like anaerobic digestion helps overcome its limitations. The data used regarding different factors affecting the MEC’s performance (reactor design, cathode material, and surface area, anode material and surface area, micro-organism type, substrate, and membrane type) was taken mainly from previous studies and combined, then carefully examining the results, the findings give real hope in the future of renewable energy, especially with the MEC combined with the anaerobic digestion technology, and indicate that it is very possible to replace the fossil fuel energy, designing the most optimal MEC paired with economically profitable AD. However, research is still needed to further give the MEC paired with AD an edge
Energy performance of district heating and cooling - Part 5: Energy source indicators
No full textSeit dem ersten Erscheinen dieses Arbeitsblattes 2012 sind in verschiedenen Regelungsbereichen die Kennzahlen KWK-Deckungsanteil, Erneuerbarer Anteil und Abwärmeanteil eingeführt worden. Dadurch sind den Wärmeversorgern zusätzliche Berichtspflichten entstanden. Dieses Arbeitsblatt ermöglicht die Berechnung dieser drei Kennzahlen ohne Beschränkung auf einen bestimmten Anwendungsbereich.
Änderungen gegenüber der Fassung Juni 2023:
1) Die §§ 34 – 45 GEG wurden mit dem Inkrafttreten des GEG 2024 durch die §§ 71 bis 71p ersetzt. Der Abschnitt 6 der FW 309-5 zur Berechnung des Erfüllungsgrades ist dadurch gegenstandslos geworden. Die damit zusammenhängenden Inhalte dieses Dokumentes wurden ersatzlos gestrichen.
2) Anhang A: In Beispielrechnung 2 wurde der erneuerbare Anteil des deutschen Strommixes aktualisiert.
3) Anhang C: Die EU-Energieeffizienzrichtlinie wurde neu gefasst. Die Definition “effiziente Fernwärme und Fernkälte” wurde erweitert und befindet sich nun in Artikel 26. Der Standard-Primärenergie-faktor des Stroms in Artikel 31 beträgt nun 1,9. Dadurch wurden redaktionelle Änderungen nötig.
Da sich alle Änderungen aus Fortschreibungen externer normativer Dokumente ergeben, auf die AGFW keinen Einfluss hat, hat der zuständige AGFW-Expertenkreis beschlossen, auf eine Entwurfsfassung zu verzichten und die Neuausgabe direkt als Schlussfassung zu veröffentlichen
GANs for Image Security Applications: A Literature Review
No full textGenerative Adversarial Networks (GANs) have earned significant attention in various domains due to their generative model’s compelling ability to generate realistic examples probably drawn from sample distribution. Image security indicates the process of protecting digital images from unauthorized access, modification, or distribution. This requires a guarantee of image privacy, integrity, and authenticity to prohibit them from being exploited by malicious attacks. GANs can also be utilized for improving image security by exploiting its generation ability in encryption, steganography, and privacy-preserving tech-niques. This paper reviews GANs-based image security techniques providing a systematic overview of current literature and comparing the role of GANs in image encryption, image steganography, and priva-cy preserving from multiple dimensions. Additionally, it outlines future research directions to further explore the potential of GANs in addressing privacy and image security concerns
Reconstruction of the First "Iron Hand" of the Franconian Imperial Knight Gottfried (Götz) von Berlichingen (1480 - 1562)
No full textRitter Gottfried (Götz) von Berlichingen (1480–1562) verlor 1504 im Landshuter Erbfolgekrieg im Alter von 24 Jahren seine rechte Hand distal des Handgelenks durch eine Kanonenkugelsplitterverletzung. Schon früh ließ Götz von einem Büchsenmacher die erste „Eiserne Hand“ bauen, bei der der künstliche Daumen und zwei Fingerblöcke in ihren Grundgelenken durch einen Federmechanismus bewegt und durch einen Druckknopf gelöst werden konnten. Einige Jahre später, vermutlich um 1530, wurde eine zweite „Eiserne Hand“ gebaut, bei der die Finger in allen Gelenken mit Hilfe einer ausgeklügelten Mechanik bewegt werden konnten. In diesem Beitrag werden die in den letzten Jahren von uns entwickelten 3D-Computer-Aided-Design(CAD)-Rekonstruktionen und 3D-Multimaterial-Polymer-Nachdrucke der ersten „Eisernen Hand“ vorgestellt. Diese zeigt auch nach heutigen Maßstäben eine ausgefeilte Mechanik und durchdachte Funktionalität und bietet noch immer Inspiration und Diskussionsstoff, wenn es um die Frage nach einem künstlichen Prothesenersatz für eine Hand geht. Es wird auch skizziert, wie einige der Ideen dieser mechanischen, passiven Prothese unter Verwendung einfacher, handelsüblicher elektronischer Bauteile in eine moderne motorisierte, aktive Handprothese übertragen werden können
A Continual and Incremental Learning Approach for TinyML On-device Training Using Dataset Distillation and Model Size Adaption
No full textA new algorithm for incremental learning in the context of Tiny Machine learning (TinyML) is presented, which is optimized for low-performance and energy efficient embedded devices. TinyML is an emerging field that deploys machine learning models on resource-constrained devices such as microcontrollers, enabling intelligent applications like voice recognition, anomaly detection, predictive maintenance, and sensor data processing in environments where traditional machine learning models are not feasible. The algorithm solve the challenge of catastrophic forgetting through the use of knowledge distillation to create a small, distilled dataset. The novelty of the method is that the size of the model can be adjusted dynamically, so that the complexity of the model can be adapted to the requirements of the task. This offers a solution for incremental learning in resource-constrained environments, where both model size and computational efficiency are critical factors. Results show that the proposed algorithm offers a promising approach for TinyML incremental learning on embedded devices. The algorithm was tested on five datasets including: CIFAR10, MNIST, CORE50, HAR, Speech Commands. The findings indicated that, despite using only 43% of Floating Point Operations (FLOPs) compared to a larger fixed model, the algorithm experienced a negligible accuracy loss of just 1%. In addition, the presented method is memory efficient. While state-of-the-art incremental learning is usually very memory intensive, the method requires only 1% of the original data set
Performance evaluation of compansion-based clipped OFDM systems
Get PDFThe peak-to-average power ratio (PAPR), commonly used to describe the amplitude variations of an OFDM (orthogonal frequency-division multiplex) signal, does not accurately reflect its impact on the system performance. This paper applies the mutual information as a metric to assess the effects of nonlinear PAPR reduction schemes on the performance of OFDM systems. Evaluation of the achieved mutual information shows that a significant capacity loss from clipping occurs only at high SNR (signal-to-noise ratio) and a simple compression/expansion technique is proposed to achieve close to optimal performance in this regime. The effectiveness of this method is validated through WER (word error rate) simulations with several modulation and coding schemes
Zentrales Configuration Management und Überwachung von Edge-Devices
Get PDFIm Kundenauftrag betreibt Herrenknecht mehrere hundert Industrie-PCs auf Tunnelbohrmaschinen, die für den Vortrieb von entscheidender Bedeutung sind. Die Überwachung der Software erfolgt mittels des Monitoring-Tools Icinga2, während das Configuration Management Tool Ansible für die Bereitstellung und Wartung verantwortlich ist. Derzeit besteht keine Verbindung zwischen Monitoring und Configuration Management. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll eine Web-Anwendung mit Backend entwickelt werden, welche authorisiert und an das Herrenknecht Active Directory angebunden ist. Die Anwendung soll die Infrastruktur visualisieren, die mit den oben genannten Werkzeugen verwaltet wird, und es ermöglichen, Alarmierungen durch Icinga2 direkt einem PC und somit einer Baustelle zuzuordnen. Idealerweise soll es auch möglich sein, einen Alarm durch geeignete Maßnahmen mit Hilfe von Ansible zu beheben. Es ist von Bedeutung, dass Veränderungen an den Industrie-PCs nur nach expliziter Nachfrage und Freigabe durch den Kunden durchgeführt werden dürfen
Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungsmediums aus Bioabfall für die Cellulase Herstellung mit Trichoderma reesei
No full textIn dieser Arbeit wird untersucht, welche Auswirkungen die Anwesenheit eines flüssigen Bioabfallmediums auf die Biomassebildung von Trichoderma reesei hat. Bei diesem Bioabfallmedium handelt es sich um eine Flüssigkeit die bei den Aufschlussprozess von festen Bioabfällen durch eine Thermodruckhydrolyse entsteht. Dieses Bioabfallmedium wird auch als Pülpe bezeichnet. Um die Auswirkungen der Pülpe auf Trichoderma reesei RL-P37 zu untersuchen wurde eine Kultivierung mit fünf verschiedenen Versuchsmedien durchgeführt. Dies bestanden aus der Pülpe und einem Komplexmedium, bei dem es sich um das Medium nach Mandel & Weber handelt. Der Gehalt an Komplexmedium, in den Versuchsmedien betrug dabei 100 %, 60 %, 40 %, 20 % und 0 %. Das zu 100 % fehlende Volumen wurde mit Pülpe ergänzt.
Es konnte gezeigt werden, dass die Pülpe, keine signifikante Inhibition der Biomassebildung herbeiführt. Dies ist der Fall, da für kein Versuchsmedium eine Trockensubstanz ermittelt wurde, die unterhalb des Wertes für das reine Komplexmedium lag. Für die Biomasseausbeute konnte dagegen, in dem Versuchsmedium, dass nur Pülpe enthält, eine geringere Biomasseausbeute nachgewiesen werden. Es kann hier jedoch nicht mit Sicherheit gesagt werden, dass eine Inhibition dafür der Grund ist. Dies ist der Fall, das sich bei der Bestimmung der Trockensubstanz und der Biomasseausbeute zeigte, dass T. reesei, in der Pülpe enthaltene, gelöste Partikel, bei der Bildung des Mycels aufnimmt. Um genaue Messungen zu gewährleisten müssen diese aus dem Mycel entfernt werden, da sie anderenfalls die Messergebnisse der Trockensubstanz verfälschen. Zu Beginn der Versuche wurde vermutet, dass die Pülpe aromatische Strukturen und hohe Schwermetallkonzentrationen enthält, die inhibierende auf T. reesei wirken und erst von dem Pilz metabolisiert werden müssen bevor die Biomassebildung stattfinden kann. In Bezug auf die aromatischen Strukturen kann gesagt werden, das diese durch eine Absorptionsmessung bei 254 nm detektiert werden. Allerdings konnte kein eindeutiger inhibierenden Einfluss auf T. reesei nachgewiesen werden. Dies ist daran zu erkennen, dass während der gesamten Kultivierung, die Absorption in dem reinen Pülpe-Medium, nur um 19,6 % abnahm, aber dennoch Biomasse gebildet wurde. Die Schwermetallkonzentration steigt in diesem Zeitraum. Der Grund dafür ist, dass sich deren Löslichkeitsprodukt durch den sinkenden pH-Wert ändert und dadurch mehr Schwermetallionen in Lösung gehen. Da in diesem Zeitraum trotzdem Biomasse gebildet wird kann eine Inhibition durch diese Faktoren ausgeschlossen werden. In Bezug auf die Konzentration der Mikronährstoffe kann gesagt werden, dass diese zu Beginn der Kultivierung in hohen Konzentrationen vorliegen. Aus diesem Grund ist es sehr unwahrscheinlich, dass es während der Kultivierung, zu einer Limitierung dieser Element kommt. Bei der Betrachtung des TOC-Verlaufs hat sich zudem gezeigt, dass die Kurve für das Versuchsmedium mit 60 % Komplexmedium, sehr ähnlich zu der des reinen Komplexmediums verläuft. Aus diesem Grund wird angenommen das es über ähnliche Eigenschaften, während einer Fermentation verfügt wie das reine Komplexmedium. Auch gibt es Anzeichen dafür, dass dieses Versuchsmedium über die höchste Biomasseausbeute verfügt. Dies konnte jedoch nicht eindeutig bestätigt werden