Offenburg University of Applied Sciences
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Design of context aware mobile apps: a use case centered teaching approach based on visual programming
No full textLearning programming fundamentals is considered as one of the most challenging and complex learning activities. Some authors have proposed visual programming language (VPL) approaches to address part of the inherent complexity [1]. A visual programming language lets users develop programs by combining program elements, like loops graphically rather than by specifying them textually. Visual expressions, spatial arrangements of text and graphic symbols are used either as syntax elements or secondary notation. VPLs are normally used for educational multimedia, video games, system development, and data warehousing/business analytics purposes. For example, Scratch, a platform of Massachusetts Institute of Technology, is designed for kids and after school programs.
Design of mobile software applications is considered as one of the most challenging application domains due to the build in sensors as part of a mobile device, like GPS, camera or Near Field Communication (NFC). Sensors enable creation of context-aware mobile applications in which applications can discover and take advantage of contextual information, such as user location, nearby people and objects, and the current user activity. As a consequence, context-aware mobile applications can sense clues about the situational environment making mobile devices more intelligent, adaptive, and personalized. Such context aware mobile applications seem to be motivating and attractive case studies, especially for programming beginners (“my own first app”).
In this work, we introduce a use-case centered approach as well as clear separation of user interface design and sensor-based program development. We provide an in-depth discussion of a new VPL based teaching method, a step by step development process to enable programming beginners the creation of context aware mobile applications. Finally, we argue that addressing challenges for programming beginners by our teaching approach could make programming teaching more motivating, with an additional impact on the final software quality and scalability.
The key contributions of our study are the following:
- An overview of existing attempts to use VPL approaches for mobile applications
- A use case centered teaching approach based on a clear separation of user interface design and sensor-based program development
- A teaching case study enabling beginners a step by step creation of context-aware mobile applications based on the MIT App Inventor (a platform of Massachusetts Institute of Technology)
- Open research challenges and perspectives for further development of our teaching approach
References:
[1] Idrees, M., Aslam, F. (2022). A Comprehensive Survey and Analysis of Diverse Visual Programming Languages, VFAST Transactions on Software Engineering, 2022, Volume 10, Number 2, pp 47-60
Virtual-Reality
No full textDie Virtual-Reality (VR) Technologie ermöglicht Unternehmen eine Produktpräsentation, die weit über traditionelle Darstellungsmethoden hinausgeht. Obgleich die Integration der VR-Technologie für Unternehmen viele Chancen eröffnet, ist deren Einsatz auch mit Risiken verbunden. Insbesondere der Mangel an empirisch gesicherten Erkenntnissen zur Kundenakzeptanz, zu den Auswirkungen der Nutzung sowie zu Kannibalisierungseffekten ist ein wesentlicher Grund, der die Verbreitung von VR in der Kundenkommunikation noch hemmt. Das Buch adressiert diese Forschungslücken und identifiziert mittels eines nutzerzentrierten, quantitativen Forschungsdesigns konkrete Chancen und Risiken, die mit dem Einsatz von VR-Produktpräsentationen verbunden sind
Effect of a processing delay between direct and delayed sound in simulated open fit hearing aids on speech intelligibility in noise
Get PDFIntroduction: Subjects with mild to moderate hearing loss today often receive hearing aids (HA) with open-fitting (OF). In OF, direct sound reaches the eardrums with minimal damping. Due to the required processing delay in digital HA, the amplified HA sound follows some milliseconds later. This process occurs in both ears symmetrically in bilateral HA provision and is likely to have no or minor detrimental effect on binaural hearing. However, the delayed and amplified sound are only present in one ear in cases of unilateral hearing loss provided with one HA. This processing alters interaural timing differences in the resulting ear signals.
Methods: In the present study, an experiment with normal-hearing subjects to investigate speech intelligibility in noise with direct and delayed sound was performed to mimic unilateral and bilateral HA provision with OF.
Results: The outcomes reveal that these delays affect speech reception thresholds (SRT) in the unilateral OF simulation when presenting speech and noise from different spatial directions. A significant decrease in the median SRT from –18.1 to –14.7 dB SNR is observed when typical HA processing delays are applied. On the other hand, SRT was independent of the delay between direct and delayed sound in the bilateral OF simulation.
Discussion: The significant effect emphasizes the development of rapid processing algorithms for unilateral HA provision
Entwicklung einer Sensorschraube zur Erfassung von angreifenden Betriebsmomenten auf eine Schraubenverbindung
No full textSchraubenverbindungen sind in der Technik als Verbindungselement nicht mehr wegzudenken. Die Voraussetzung für eine sichere Auslegung von Schraubenverbindung ist, dass alle anliegenden Kräfte und Momente bekannt sind. Die Vorspannkraftüberwachung von kritischen Schraubenverbindungen oder zur Analyse von Schadensfällen ist mittlerweile in der Industrie eine übliche Methode. Zur Vorspannraftüberwachung hat die „Forschungsgruppe Schraubenverbindungen“ der Hochschule Offenburg eine Sensorschraube entwickelt welche über drei Dehnungsmesstreifen auf dem Schraubenkopf die axial wirkende Schraubenvorspannkraft zuverlässig messen kann. Jedoch gibt es abseits von aufwändigen Laboraufbauten derzeit keine Möglichkeit, das auf eine Schraubenverbindungen wirkende Biegemoment überwachen zu können. Hierfür wird im Rahmen dieser Masterthesis untersucht, ob mit den Sensorschrauben der Hochschule Offenburg die anliegende Biegespannung detektiert und gemessen werden kann.
Hierzu wurde in einem ersten Schritt ein detailliertes FEM Modell der Sensorschraube, inklusive multilinearem Materialmodell anhand von Zugversuchen, erzeugt und durch Vorversuche verifiziert. Durch dieses Modell konnte die Dehnung an den DMS-Positionen nachgestellt und verschiedene Einflüsse auf das Verformungsverhalten identifiziert werden. In diesen Simulationen zeigte sich unteranderem, dass ein wirkendes Biegemoment auf die Schraubenverbindung eindeutig über die drei DMS-Positionen gemessen und sogar die Richtung der angreifenden Kraft bestimmt werden kann. Es zeigte sich jedoch auch, dass die Krafteinleitung in die Schraubenkopfauflage einen entscheidenden Einfluss auf die Ergebnisqualität der Sensorschraube hat.
Um die Sensorschrauben mit einem definierten Biegemoment belasten zu können wird eine analytisch gut beschriebene L-Stoß-Verbindung als Prüfvorrichtung konstruiert und gefertigt. Durch ausführliche Finite-Elemente-Berechnungen an dieser Vorrichtung konnten die Dehnungen der einzelnen Messgitter abhängig von der anliegenden Biegespannung bestimmt werden. Mit anschließenden realen Versuchen werden die simulierten Belastungen nachgebildet. Obwohl die Reaktionen der DMS-Signale auf das anliegende Biegemoment eindeutig erkennbar sind, war eine Quantifizierung des Momentes nicht möglich, da die allgemeine Signalstreuung der DMS überwiegt. Zurückzuführen ist die Messwertstreuung auf Imperfektionen der Schraube, der Sensorik und der Prüfvorrichtung. Durch weitere Simulationen konnte festgestellt werden, dass mit längeren Messgittern die Dehnungseffekte aufgrund des Biegemomentes deutlicher abgebildet werden können. Dies deutet darauf hin, dass mit einer abweichenden Messgittergeometrie das Biegemoment vermutlich ausgewertet werden kann. Weiterführende Untersuchungen hierzu sollen dies zeitnah bestätigen
Entwicklung eines verbesserten pneumatischen Antriebs für Radwechselheber
No full textDiese Arbeit beschäftigt sich mit dem pneumatischen Antrieb der Radwechselheber der Compact-Serie. Im Laufe des Produktlebenszyklus wurden bereits kleinere Anpassungen vorgenommen. Diese wurden jedoch nicht vollständig auf das Produktportfolio übertragen. Daher unterscheiden sich die Luftantriebe. Eine Konsolidierung ist im Produktentwicklungsplan für 2023 vorgesehen. Der Fokus liegt dabei auf einer Vereinheitlichung der Antriebe und einer Verbesserung hinsichtlich Fertigung und Produktionskosten. Ziel des Projekts ist es, einen einheitlichen Luftantrieb über die gesamte Serie zu haben. Außerdem sollen die Herstellkosten um zehn Prozent und die Montagezeit um 30 Prozent reduziert werden. Weitere Ziele wurden in der Compliance Matrix festgehalten. Um zu überprüfen, ob alle Ziele erreicht wurden, wird am Ende des Projekts ein Prototyp des Antriebs gebaut und getestet.
In dieser Arbeit wird nicht nur das Ergebnis und die Umsetzung beschrieben, sondern auch die Vorgehensweise und Umsetzung im Produktentwicklungsprozess. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Kostenreduktion und die Modularität der Baugruppen gelegt. Denn diese beiden Parameter beeinflussen die spätere Zielerreichung maßgeblich
Integration eines Frameless Motors in ein Planetengetriebe
No full textIn der vorliegenden Bachelorthesis wird die Integration des Elektromotors EC frameless 45 flat in das Planetengetriebe GPX42UP thematisiert. Mithilfe der Ausarbeitung dieses Projekts sollen sowohl ein wichtiger Beitrag in der technischen Entwicklung geleistet als auch ein Alleinstellungsmerkmal und ein damit verbundener Marktvorteil gegenüber Wettbewerbern erreicht werden.
Hierfür wird zunächst eine vollumfängliche Literaturrecherche durchgeführt, um die Aufbau- und Funktionsweise der Produkte kennenzulernen. Darüber hinaus ist die Betrachtung schon bestehender Motor-Getriebe-Verbindungen eine wichtige Quelle für mögliche Lösungsansätze. Auf Basis des erworbenen Wissens werden eine Anforderungsliste sowie verschiedene Konzepte ausgearbeitet. Mithilfe einer Nutzwertanalyse wird ein Konzept ausgewählt, welches anschließend optimiert wird.
Für das ausgewählte Konzept werden zunächst Optimierungen bezüglich der Kühlung, der Lagerung und der Kabelführung skizziert. Zudem werden verschiedene Berechnungen, wie z. B. die Auslegung der Lagerlebensdauer, Klebverbindung und Passungen, durchgeführt. Auch die Durchführung einer Toleranzanalyse sowie die Wahl der Materialien stellen wichtige Aspekte dar, welche im Rahmen der Projektausarbeitung diskutiert werden.
Die vorliegende Bachelorthesis spricht Techniker, Ingenieure sowie Studierende technischer und naturwissenschaftlicher Fächer an. Auch bei bestehendem Interesse an Elektromotoren, Getrieben und konstruktionstechnischen Themen bietet die Arbeit einen anschaulichen Eindruck über den Ablauf eines Konstruktionsprozesses.This bachelor thesis addresses the integration of the EC frameless 45 flat electric motor into the GPX42UP planetary gearhead. This project aims to make an important contribution to technical development and to achieve a unique selling point and a related market advantage against competitors.
For this purpose, a comprehensive literature research will first be carried out to get to know the structure and function of both products. In addition, the examination of already existing motor-gear-connections are important sources for possible solutions. Based on the acquired knowledge, a list of requirements as well as different concepts are elaborated. Based on a utility analysis, a concept is selected and subsequently optimized.
Optimizations for cooling, bearing and cable routing are initially outlined for the selected concept. Furthermore, various calculations are carried out, such as the design of the bearing service life, adhesive bonding and fits. The performance of a tolerance analysis along with the choice of materials also represent significant issues, which are discussed as part of the project elaboration.
This bachelor thesis addresses technicians, engineers as well as students of technical and scientific subjects. However, if you are interested in electric motors, gearboxes and design-related topics, the thesis presents a clear impression of the course of a design process
Potential Analysis for the Use of Bio-Based Plastics with Natural Fiber Reinforcement in Additive Manufacturing
No full textPlastics are used today in many areas of the automotive, aerospace and mechanical engineering industries due to their lightweight potential and ease of processing. Additive manufacturing is applied more and more frequently, as it offers a high degree of design freedom and eliminates the need for complex tools. However, the application of additively manufactured components made of plastics have so far been limited due to their comparatively low strength. For this reason, processes that offer additional reinforcement of the plastic matrix using fibers made of high-strength materials have been developed. However, these components represent a composite of different materials produced on the basis of fossil raw materials, which are difficult to recycle and generally not biodegradable.
Therefore, this paper will explore the potential for new composite materials whose matrix consists of a bio-based plastic. In this investigation, it is assumed that the matrix is reinforced with a fibrous material made of natural fiber to significantly increase the strength. This potential material should offer a lightweight yet strong structure and be biodegradable after use under controlled conditions. Therefore, the state of the art in the use of bio-based materials in 3D printing is first presented. In order to determine the economic boundary conditions, the growth potentials for bio-based materials are analyzed. Also, the recycling prospects for bio-based plastics will also be highlighted. The greenhouse gas emissions and land use to be expected when using bio-based materials are also estimated. Finally, the degradability of the composites is discussed
Erhöhung der IT-Sicherheit im Hochschulumfeld mittels Single-Sign-On sowie einer Zwei-Faktor-Authentifizierung am Beispiel der Hochschule Offenburg
No full textEine reine Passwortauthentifizierung, wie sie im Hochschulumfeld eingesetzt wird, bringt Sicherheitsrisiken mit sich. Ziel dieser Arbeit ist es zu analysieren, wie die Sicherheit in der Praxis mittels einer Zwei-Faktor-Authentifizierung erhöht werden kann und in welcher Weise die Einführung eines Single-Sign-On Konzept zum Erreichen dieses Ziels beiträgt. Es konnte gezeigt werden, dass eine Shibboleth IdP Installation als zentraler Zugangspunkt für Single-Sign-On sowie eine daran angebundene privacyIDEA-Instanz die Umsetzung der Zwei-Faktor-Authentifizierung für einige aber nicht alle Dienste ermöglicht.Authenticating users with just a password, as it is practiced in the university environment, involves security risks. Aim of this work is to analyze how security can be increased in practice by introducing a two-factor authentication and in what way a single-sign-on concept can contribute to achieve this goal. It was shown that a Shibboleth IdP setup, used as a central access point for single-sign-on, combined with a privacyIDEA instance for managing two-factor-authentication, is a viable solution for some but not all services
Implementierung eines Digital Twins des Hamburger Hafens durch Open Source
No full textDas Ziel der Arbeit ist zu erforschen, ob die Erstellung eines Digital Twin des Hamburger Hafens durch Open Source Lösungen realisierbar ist. Die Grundlagen führen in die Themen Digital Twin und Smart City ein. Es wird darauf eingegangen, welche Vorteile durch die Verwendung eines Digital Twins gewonnen werden können und wie sich die verschiedenen Digital Twin-Typen unterscheiden. Es werden verschiedene Architekturen anhand eines Smart City Index weltweit evaluiert, um ein geeignetes Digital Twin-Framework zu finden. FIWARE hat sich als geeignetes Frame- work erwiesen und wird im Anschluss analysiert. Anhand der Evaluierung wird ebenfalls das 3D-Visualisierungs Framework CesiumJS als Open Source Lösung ermit- telt. Das Unternehmen Hamburg Port Authority wird vorgestellt und die interne IT- Infrastruktur betrachtet. Anhand der Architekturdokumentation arc42 werden die Anforderungen und die erforderliche Architektur in Zusammenarbeit mit der Hamburg Port Authority ermittelt. Im Anschluss wird der Architekturentwurf anhand eines Prototyps implementiert. Probleme oder Anforderungen, die nicht erfüllt werden können, werden beschrieben. Abschließend werden die Ergebnisse und das Fazit der Hamburg Port Authority zusammengefasst