Offenburg University of Applied Sciences
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Traktionsverhalten von Spike Schuhwerk im Speerwurf: Entwicklung und Evaluierung eines innovativen Teststands
No full textDie vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Evaluierung eines innovativen Teststands für die Untersuchung des Traktionsverhaltens von Spike-Schuhwerk im Speerwurf. Ein Rückblick auf die Olympischen Spiele 2021 in Tokio hat gezeigt, dass die auftretenden Wechselwirkungen zwischen Schuhwerk und Boden einen großen Faktor für die Leistungsfähigkeit und das Verletzungsrisiko darstellen. „Die Anlage kann man nach dem Wettkampf in die Tonne kloppen. Sie ist gefährlich und nicht gesund (Sportschau, 2021). Eine solche gravierende Aussage tätigte der Speerwerfer Johannes Vetter, der aufgrund der geringen Traktion seine Favoritenrolle auf das Olympische Gold weit verfehlte und nur knapp eine schwerwiegende Verletzung verhindern konnte.
Aufgrund dieser Problematik und der fehlenden Studien über das Traktionsverhalten im Speerwurf wird ein Teststand entwickelt, welcher es in Zukunft ermöglicht, die auftretenden Traktionsverhältnisse zwischen Schuhen und Böden analysieren zu können. Anhand des Teststands können vertikale und horizontale Kräfte von bis zu 12000 N auf den Schuh und den Boden aufgebracht werden. Die Kräfte simulieren die während eines Speerwurfs auftretenden Bodenreaktionskräfte, anhand welcher sich das Traktionsverhältnis berechnen lässt. Der Teststand wird an dem Advanced Motion Labor der Hochschule Offenburg aufgebaut und im Anschluss evaluiert.
Die Ergebnisse der Evaluation zeigen, dass der entwickelte Teststand zuverlässige Daten über das Traktionsverhältnis zwischen Schuh und Boden liefert. Die Analyse der aufgenommenen Kraftmessung zeigt, dass der Teststand über mehrere Messungen konstante Messergebnisse liefert.
Zusammenfassend lässt sich zeigen, dass der Teststand in der Lage ist, zuverlässige und valide Messergebnisse für die Analyse von Traktionsmessungen zu liefern. Damit bildet der Teststand eine große Basis für zukünftige Forschungen im Bereich der Bewertung und Optimierung von Sportschuhen und Böden, mit dem Ziel, das Verletzungsrisiko von Athleten zu minimieren und die Leistungsfähigkeit zu steigern.This paper focuses on the development and evaluation of an innovative testing stand for investigating traction behaviour of spiked footwear in javelin throw. The interactions between footwear-ground, their impact on the performance and risk of injury were shown at the Olympics in Tokyo in 2021. "The installation can be thrown away after the competition. It's dangerous and has a bad influence on the health," stated javelin thrower Johannes Vetter, who missed the Olympic gold due to low tractions and barely avoiding a serious injury.
As a result of the lack of studies on traction behaviour in javelin throwing, there were developed a testing stand to analyse the traction between shoes and the ground. The testing stand offers an application of vertical and horizontal forces up to 12000 N to the shoe and the ground. The forces simulate the ground reaction forces during a javelin throw, which can be used to calculate the traction ratio. In the course of the work the required components were designed, procured and assembled in the Advanced Motion Laboratory at Offenburg University of Applied Sciences and then evaluated.
The results of the evaluation show that the developed testing stand provides reliable data on the traction coefficient between the shoe and the ground. The analysis of the recorded force measurement shows that the testing stand delivers constant measurement results over several measurements.
To summarise the testing stand can provide reliable and valid measurement results for the analysis of traction measurements. Thus the testing stand shows a great foundation for future research for evaluation and optimization of sports shoes and grounds with the goal of minimizing athletes' risks of injuries and enhancing their performance
Social-Media-Nutzung und -Verhalten
Get PDFDas vorliegende Arbeitspapier bietet einen umfassenden Überblick über aktuelle Statistiken zur Nutzung und zum Verhalten junger Social-Media-Nutzer in Deutschland. Ziel dieser Untersuchung ist es, tiefere Einblicke in die Art und Weise zu gewinnen, wie junge Menschen Social Media nutzen, wie kompetent sie im Umgang mit Social Media sind und welchen Einfluss die Social-Media-Nutzung auf ihr Leben hat
Development and Comparison of a methodology for determining the CPU load for reversible seat belts, using the Lauterbach debugger
Get PDFAs the automotive industry continues to evolve, the integration of automatic components driven by microcontrollers has become increasingly prevalent. In safety-critical systems such as seat belt mechanisms, the reliability and responsiveness of these components are paramount to ensuring the safety of both drivers and pedestrians. Central to this concern is the assessment of the CPU load of real-time operating system (RTOS) microcontrollers, as their ability to execute tasks within specified time constraints directly impacts the system performance and, ultimately, safety outcomes.
This research endeavors to address the need for rigorous evaluation methodologies for CPU load analysis in RTOS microcontrollers within automotive seat belt systems. The study commences by scrutinizing the current methodologies employed for CPU load analysis, with a particular focus on the prevalent pin toggling and Picoscope methods. While these methods have demonstrated efficacy in assessing CPU load, they often entail significant setup time and data extraction procedures, thus presenting a potential bottleneck in the evaluation process.
To address these limitations, a novel methodology is proposed, leveraging the capabilities of the Lauterbach debugger and its Software Trace32 tool. This methodology aims to streamline the CPU load analysis process by enabling precise timing profiling of program functions and variables. By scripting within Trace32, data extraction is automated, reducing the time overhead associated with manual methods and enhancing overall efficiency. The proposed methodology holds promise for improving the accuracy and efficiency of CPU load analysis in RTOS microcontrollers. By providing a comprehensive understanding of the temporal behavior of program execution, it facilitates more nuanced insights into system performance and resource utilization, thereby enabling better-informed decision-making in the development and deployment of automotive safety systems.
Empirical validation of the proposed methodology is conducted through a comparative analysis with existing approaches. Data is collected and analyzed from both the traditional pin toggling and Picoscope methods and the proposed Lauterbach Trace32-based methodology. By assessing the consistency and accuracy of results obtained from each approach, insights are gleaned into the efficacy of the proposed methodology and its potential for time savings.
Through this research, I seek to contribute to the advancement of methodologies for CPU load analysis in RTOS microcontrollers, particularly within the context of automotive safety systems. By offering a more efficient and effective means of evaluating CPU load, my work aims to enhance the reliability and responsiveness of automotive seat belt systems, ultimately contributing to improved safety outcomes on the road
Analyse und Implementierung von effizienzsteigernden Standardisierungen für ein Forschungslabor
No full textDie vorliegende Arbeit, welche im Rahmen des Team Schluckspecht an der Hochschule Offenburg angefertigt wurde, beschäftigt sich mit der Analyse des Wissensmanagements im Projekt und der Implementierung von Maßnahmen zur Effizienzsteigerung des Wissensmanagements sowie der allgemeinen Arbeitsweise. Zur Erreichung dieses Ziels werden verschiedene Methoden eingesetzt. Die beiden Hauptmethoden sind ein Fragebogen sowie die Analyse der bisherigen schriftlichen Ausarbeitungen.
Nach einer Erläuterung der notwendigen Methoden, insbesondere der wissenschaftlichen Fragebogenmethode, werden ein Fragebogen und Bewertungskriterien zur Bewertung der schriftlichen Ausarbeitungen konzipiert bzw. erarbeitet. Durch diese Methoden konnte ein großes Potenzial im Wissensmanagement und der Arbeitsweise des Teams gefunden werden. Vor allem die Informationsweitergabe zu Beginn der jeweiligen Projekte weist großes Potenzial auf.
Auf Grundlage dieser Probleme sowie deren Ursachen werden Gegenmaßnahmen entwickelt, um den Workflow und das Wissensmanagement zu verbessern. So konnten unter anderem bereits Besprechungsregeln, einheitliche Dokumentenvorlagen und eine Berichtsvorlage erstellt und veröffentlicht werden. Durch diese Maßnahmen kann bereits ein Wechsel im Mindset der Studierenden im Hinblick auf die Arbeitsweise und auf das Wissensmanagement festgestellt werden
Dekarbonisierung von Industrieöfen
No full textDie vorliegende Arbeit untersucht die Dekarbonisierung von Industrieöfen, welche ein zentrales Thema im Kontext der Klimaziele Deutschlands ist. Ziel ist es, bis 2045 eine vollständige Vermeidung von Treibhausgasemissionen zu erreichen. Angesichts der bedeutenden Rolle der Industrie, die 43 % des Primärenergieverbrauchs ausmacht, liegt der Fokus dieser Untersuchung auf der Reduktion von CO2-Emissionen in energieintensiven Hochtemperaturprozessen. Die Arbeit analysiert verschiedene Technologien der Dekarbonisierung, einschließlich der Elektrifizierung, des Einsatzes von Wasserstoff und Biomethan, unter Berücksichtigung ihrer Wirtschaftlichkeit und der Vermeidung von CO2-Emissionen
Beeinflusst die Variation der Kompressionssteifigkeit von Sprint-Spikes die sportliche Leistungsfähigkeit beim Sprinten?
No full textDiese Arbeit befasst sich mit dem Thema der sogenannten „Advanced-Spike-Technology“. Dabei wird ein fortschrittliches Vorfußdämpfungselement betrachtet, dessen Kompressionssteifigkeit variiert wird. Die Technik soll die Sprint-Spikes maßgeblich verbessern. Die Arbeit untersucht, ob die Variation der Kompressionssteifig-keit der Sprint-Spikes einen Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit beim Sprinten hat. Es werden drei Prototypen von Adidas getestet, die jeweils unterschiedliche Steifigkeiten im Vorfußbereich aufweisen (hart, mittel und weich). Das Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Variation der Kompressionssteifigkeit auf den Start bis 10 Meter und den Sprint auf etwa 50 bis 60 Meter zu untersuchen. Dabei werden die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Körperschwerpunktes in Matlab R2023b berechnet. Anhand der Ergebnisse wird die Fragestellung beantwortet. Zu Beginn werden folgende Hypothesen aufgestellt: Die Variation der Kompressionssteifigkeit hat keinen signifikanten Einfluss auf die sportliche Leistungsfähigkeit. Allerdings können individuelle Präferenzen der Sportler*innen in Bezug auf die Steifigkeit der Spikes berücksichtigt werden.
Die Untersuchung wird am Advanced Motion Lab in Offenburg (AMLO) der Hochschule Offenburg durchgeführt. Die Messung erfolgt auf einer Tartanbahn, wobei Kraftmessplatten im Bodenbelag integriert sind, um die Bodenreaktionskräfte beim Fußaussatz zu messen. Zusätzlich werden acht High-Speed-Videokameras eingesetzt, um die Sprintbewegung mittels markerlosem 3D-Motion-Capturing aufzuzeichnen. Es werden 30 Proband*innen getestet, davon 20 männliche und 10 weibliche Teilnehmer*innen, die eine saisonale persönliche Bestleistung von 12,5 Sekunden beziehungsweise 13,5 Sekunden über 100 Meter besitzen. Außerdem dürfen die Proband*innen in den letzten sechs Monaten keine kardiovaskulären Einschränkungen oder Verletzungen aufgewiesen haben. Nach Unterzeichnung der Einverständniserklärung und einem kurzen individuellen Warm-up wird die Kalibrierung der verwendeten Software beziehungsweise Messgeräte durchgeführt. Anschließend beginnt die eigentliche Messung. Pro Person werden jeweils mindestens zwei gültige Starts und ein gültiger maximaler Sprint pro Schuhbedingung durchgeführt. Die Pausengestaltung zwischen den einzelnen Messungen wird individuell gewählt, um Ermüdung zu vermeiden. Nach der Durchführung erfolgt die Auswertung und Verarbeitung der Daten durch das Programm Theia Markerless.
Zu Beginn wird die Berechnung in Matlab realisiert. Der erste allgemeine Schritt in der Berechnung des Startes und Sprints ist identisch. Die verarbeiteten Daten aus Theia werden unter Einsatz einer Funktion eingelesen. Diese Funktion durchläuft eine Ordnerstruktur, die zuvor manuell erstellt werden muss und die die einzelnen Daten der Proband*innen beinhaltet.
Um den Start berechnen zu können, müssen zunächst die Daten der vertikalen Bodenreaktionskraft umgerechnet werden. Daraufhin folgt eine Filterung der vertikalen Bodenreaktionskraft mit einer Schwelle von -3 Newton, da um die Nulllinie ein Rauschen vorliegen kann. Die Daten unterhalb dieser Schwelle entsprechen denen des Fußaufsatzes der Kraftmessplatte. Im Anschluss werden die Indizes unterhalb der Schwelle identifiziert. Auch die Daten des Körperschwerpunktes müssen gefiltert werden, da ungültige Datenauswertungen in Theia für den Wert des Körperschwerpunktes -999999 annehmen. Um diese Daten zu eliminieren, wird eine Schwelle von -100 eingeführt. Daraufhin folgt die Zuordnung der Indizes der Bodenreaktionskraft zu den Werten des Körperschwerpunktes und die Extraktion der Daten des Körperschwerpunktes. Im nächsten Schritt werden die Geschwindigkeit und die Beschleunigung anhand der internen Funktion „gradient“ berechnet. Weiterführend folgt die Berechnung der minimalen, mittleren und maximalen Werte der Geschwindigkeit und Beschleunigung. Letztendlich werden die Parameter als Excel-Datei exportiert, um eine statistische Auswertung durchzuführen.
Der erste Schritt zur Berechnung des maximalen Sprints besteht darin, den Körperschwerpunkt bei der Startfilterung zu identifizieren. Hierbei wird erneut die Schwelle von -100 verwendet und es werden die lokalen Maxima (Höhepunkte) in der Sagittalebene des Körperschwerpunkts identifiziert. Das Ziel ist es, die Daten zwischen zwei Maxima zu extrahieren, was genau einem Schritt entspricht. Es wird eine Mindestsuchhöhe für die Maxima festgelegt. Der Code unterscheidet zwischen den Fällen, in denen ein, zwei, drei oder vier und mehr Maxima gefunden werden. Des Weiteren werden verschiedene Abfragen und Unterscheidungen durchgeführt, um die beiden besten Maxima zu ermitteln. Danach werden die Indizes im Intervall von Maxima zu Maxima identifiziert und dem Körperschwerpunkt zugeordnet. Im Folgenden werden die Geschwindigkeitsberechnungen mithilfe der Funktion „gradient“ sowie die minimalen, mittleren und maximalen Geschwindigkeiten dargestellt. Abschließend erfolgt der Export der Parameter für die statistische Auswertung.
Nachfolgend wird die Leistungsfähigkeit der erstellten Programme in Matlab manuell überprüft. Beim Start und Sprint ergibt sich eine Genauigkeit von 98,89 und 96,66 %. Dies ermöglicht eine präzise statistische Auswertung, die im Programm „Jasp“ durchgeführt wird. Es wird eine einfaktorielle Varianzanalyse (ANOVA) mit Messwiederholung angewendet, wobei einige Voraussetzungen erfüllt sein müssen. Es lässt sich feststellen, dass die Variation der Kompressionssteifigkeit keinen signifikanten Einfluss auf die Geschwindigkeit oder Beschleunigung hat. Beim maximalen Sprint ist der Einfluss größer als beim Start, jedoch nicht signifikant. Diese Ergebnisse bestätigen die Hypothese
To Design and Implement a Secure Web Applicaton in Compliance with BSI Guidelines
No full textStrong security measures are required to protect sensitive data and provide ongoing service as a result of the rising reliance on online applications for a range of purposes, including e-commerce, social networking, and commercial activities. This has brought to light the necessity of strengthening security measures. There have been multiple incidents of attackers acquiring access to information, holding providers hostage with distributed denial of service attacks, or accessing the company’s network by compromising the application.
The Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) has published a comprehensive set of information security principles and standards that can be utilized as a solid basis for the development of a web application that is secure.
The purpose of this thesis is to build and construct a secure web application that adheres to the requirements established in the BSI guideline. This will be done in order to answer the growing concerns regarding the security of web applications. We will also evaluate the efficacy of the recommendations by conducting security tests on the prototype application and determining whether or not the vulnerabilities that are connected with a web application that is not secure have been mitigated
A wearable sensor and framework for accurate remote monitoring of human motion
Get PDFRemote monitoring and evaluation of human motion during daily life require accurate extraction of kinematic quantities of body segments. Current approaches use inertial sensors that require numerical time differentiation to access the angular acceleration vector, a mathematical operation that greatly increases noise in the acceleration value. Here we introduce a wearable sensor that utilises a spatially defined cluster of inertial measurement units on a rigid base for directly measuring the angular acceleration vector. For this reason, we used computational modelling and experimental data to demonstrate that our new sensor configuration improves the accuracy of tracking angular acceleration vectors. We confirmed the feasibility of tracking human movement by automatic assessment of experimental fall initiation and balance recovery responses. The sensor therefore presents an opportunity to pioneer reliable assessment of human movement and balance in daily life
A Survey on Life-Cycle-Oriented Certificate Management in Industrial Networking Environments
Get PDFDriven by the Industry 4.0 paradigm and the resulting demand for connectivity in industrial networking, there is a convergence of formerly isolated operational technology and information technology networks. This convergence leads to attack surfaces on industrial networks. Therefore, a holistic approach of countermeasures is needed to protect against cyber attacks. One element of these countermeasures is the use of certificate-based authentication for industrial components communicating on the field level. This in turn requires the management of certificates, private keys, and trust anchors in the communication endpoints. The work at hand surveys the topic of certificate management in industrial networking environments throughout their life cycle, from manufacturing until their disposal. To the best of the authors’ knowledge, there is no work yet that surveys the topic of certificate management in industrial networking environments. The work at hand considers contributions from research papers, industrial communication standards, and contributions that originate from the IT domain. In total, 2042 results from IEEE Xplore, Science Direct, Scopus, and Springer Link were taken into account. After applying inclusion and exclusion criteria and title, abstract, and full-text analysis, 20 contributions from research papers were selected. In addition to the presentation of their key contributions, the work at hand provides a synopsis that compares the overarching aspects. This comprises different proposed entity architectures, certificate management functions, involvement of different stakeholders, and consideration of life cycle stages. Finally, research gaps that are to be filled by further work are identified. While the topic of certificate management has already been addressed by the IT domain, its incorporation into industrial communication standards began significantly later and is still the subject of research work