Heute hat Wissenschaftsminister Prof. Dr. Konrad Wolf im Rahmen seiner Sommerreise die Förderbescheide für zwei InnoProm-Forschungsprojekte über 275.000 Euro an Prof. Dr. Arnd Poetzsch-Heffter, Vizepräsident für Forschung und Technologie der TU Kaiserslautern (TUK), überreicht. In dem Forschungsprojekt „InnoProm – Innovation und Promotion“ werden anwendungs- und praxisorientierte Promotionsvorhaben durch das Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz gefördert, die konkrete Innovationen in rheinland-pfälzischen Unternehmen voranbringen. Dadurch sollen innovationsrelevantes Wissen und unternehmerische Bedürfnisse schnell und effizient zusammengebracht werden, um zu innovativen unternehmerischen Problemlösungen zu kommen. In dem InnoProm-Förderprogramm muss mindestens eines der beteiligten Unternehmen aus Rheinland-Pfalz und ein KMU (kleine und mittlere Unternehmen) sein.

Für die beiden Projekte erhält die TUK vom Land in den nächsten drei Jahren Fördermittel in Höhe von 275.000 Euro, wobei von dieser Summe 80 Prozent aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) beigesteuert werden. Die Projektpartner aus TUK und den beteiligten Firmen bringen darüber hinaus 166.000 Euro auf, um die Personalmittel der Promotionsvorhaben zu finanzieren. Für fünf weitere Projekte in demselben Förderprogramm hofft die TUK, in der nächsten Zeit ebenfalls Förderbescheide zu bekommen.

Nachfolgend eine kurze Vorstellung der geförderten Forschungsprojekte:

Aktive elektrohydraulische Fahrwerks- und Aufbausysteme für Land- und Baumaschinen

Projektpartner
Juniorprof. Dr. Daniel Görges, Elektromobilität, Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik, TUK
John Deere GmbH & Co. KG, European Technology and Innovation Center Kaiserslautern
Robot Makers GmbH Kaiserslautern

Hydraulische Systeme haben in modernen Land- und Baumaschinen eine Schlüsselfunktion. Sie ver­einen eine hohe Leistungsdichte und Nutzungsvariabilität mit einem einfachen Aufbau und geringen Kosten und werden in Land- und Baumaschinen daher universell verwendet zum

• Antreiben des Fahrzeugs
• Heben, Senken und Bewegen von Lasten
• Öffnen, Schließen, Verstellen und Verriegeln
• Federn und Dämpfen
• Anpassen des Fahrzeugs an Belastungszustände (Niveauregulierung)
• Ausgleichen der Geländetopologie (Hangausgleich).

Momentan werden fast ausschließlich durch den Verbrennungsmotor angetriebene Zentralhydraulik­systeme mit einer oder mehreren Pumpen verwendet. Wesentliche Nachteile der Zentralhydraulik­systeme liegen in den sehr hohen Grundverlusten der ständig laufenden Pumpen, dem insbesondere bei Teillast sehr niedrigen Wirkungsgrad sowie der fehlenden Möglichkeit der Energierückgewinnung beim Senken von Lasten und Abbremsen der Maschine. Diese Nachteile können durch Kombination elektrischer Antriebstechnik und hydraulischer Kraftwandlung zu elektrohydraulischen Systemen zum großen Teil ausgeglichen werden. Elektrohydraulische Systeme erlauben einen belastungsabhängigen Betrieb mit einem sehr hohen Wirkungsgrad und ermöglichen eine ausgesprochen hohe Dynamik. Ferner kann elektrische Energie im Gegensatz zu hydraulischer Energie einfach und in großen Mengen auf der Maschine gespeichert und zurückgewonnen werden. Von den oben genannten Anwendungs­feldern hydraulischer Systeme in Land- und Baumaschinen sind insbesondere diejenigen für eine Elektrifizierung relevant, für die ein hohes Optimierungspotential zu erwarten ist.

Dies trifft insbesondere auf Fahrwerks- und Niveauregelungen sowie Hubfunktionen zu, bei denen schwere Fahrzeugkomponenten mit hoher Dynamik in der vertikalen Position verstellt werden müssen (z. B. Mähdrescherschneidwerke). Hier ist mit einem besonders hohen Optimierungs­potential zu rechnen. Die Ziele des Projekts liegen in der Konzeption, Modellierung, Simulation und Regelung neuartiger elektrohydraulischer Systeme auf der Methodenebene sowie deren Realisierung und Evaluation auf der Anwendungsebene. Die Modellierung und Regelung elektrohydraulischer Systeme ist äußerst anspruchsvoll. Hier besteht ein erheblicher Forschungsbedarf. Ein besonderer Schwerpunkt des Projekts wird daher auf die Entwicklung neuer Modellierungs- und Identifikationskonzepte sowie adaptiver und nichtlinearer Regelungsstrategien für elektrohydraulische Systeme gelegt.

Die Ergebnisse des Projekts bilden eine wesentliche Grundlage für die weiteren Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von John Deere zu elektrohydraulischen Systemen und von Robot Makers zu innovativen Sensorsystemen.

Maschinelles Lernen zu automatischer CAD-basierten Initialisierung und Objekt-Tracking im Kontext industrieller Augmented-Reality Anwendungen

Projektpartner
Prof. Dr. Didier Stricker, Arbeitsgruppe Augmented Vision, Fachbereich Informatik, TUK
John Deere GmbH & Co. KG, European Technology Innovation Center (ETIC), Kaiserslautern
Teckpro AG, Kaiserslautern

Augmented-Reality (AR) wurde in den letzten Jahren intensiv erforscht und wesentliche Fortschritte wurden realisiert. Die Technologie scheint heutzutage marktreif zu sein, und die Software und Smartphone-Anbieter, wie Google, Apple, Microsoft, und Facebook, kündigen die ersten Systeme für Endverbraucher an. AR ist für die Industrie extrem relevant für Bereiche wie Entwicklung, Planung, Instandhaltung und Wartung. Die Anforderungen an industrielle AR-Systeme unterscheiden sich aber in vielerlei Hinsichten von denen an dem Massenmarkt vorhandenen. Insbesondere sollen sich industrielle AR-Systeme in die bereits existierende Infrastruktur und Prozesse integrieren und darauf aufbauen, sowie mit minimalem Erstellungs- und Konfigurationsaufwand nach festdefinierten Vorgaben einsetzbar sein. 

Darüber hinaus, sollen solche Systeme mit starken Änderungen der Umgebung, die z.B. durch Montage/Demontage, Verschmutzung etc. vorkommen, zurechtkommen und dabei in der Lage sein, durchgehend präzise die benötigten Informationen darzustellen. Der letzte wesentliche Unterschied besteht darin, dass die angekündigten Systeme den Benutzer global im Raum lokalisieren, wobei industrielle Anwendungen eine Lokalisierung von jedem einzelnen benutzten Bauteil oder Werkzeug (zum Benutzer) benötigen. Deswegen muss jede einzelne relative Position/Orientierung der jeweiligen Objekte zur Kamera zur Verfügung gestellt werden, um sie unabhängig voneinander mit virtuellen Informationen zu erweitern.

Ziele der Promotion sind die Folgenden:

• Erforschung von automatischen Initialisierungsverfahren anhand von CAD-Modellen von einzelnen oder mehreren Bauteilen
• Erkennung von Montage/Demontage-Zustände
• Präzises Objekt-Tracking in dynamischen Umgebungen
• Prototypische Implementierung und Evaluierung