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Industrial field devices exchange information through standardized communication interfaces and data models,
encompassing process data, communication properties, and vendor details. Despite enhancing interoperability within a specific
protocol, integrating these devices with diverse systems poses challenges due to data model fragmentation and custom
interfaces. The absence of a universal semantic model for categorizing field device process data independently of standards
necessitates engineers to repetitively devise custom exchange data models for different sensors and actuators, relying on
standards like OPC-UA. In response, this work proposes an ontology-based architecture to tackle information data model
fragmentation, aiming for seamless data interoperability across a universal interface. By focusing on two open-access field
device standards, IO-Link and CANOpen, we compare their information data models, identify existing limitations, and put
forth a semantic information model. The objective is to offer an interoperable interface for Industry 4.0 applications,
showcasing the potential of an ontology-based approach in streamlining data exchange and reducing heterogeneity among
field devices.
The use of industrial robots allows the precise manipulation of all components necessary for setting up a large-scale particle image velocimetry (PIV) system. The known internal calibration matrix of the cameras in combination with the actual pose of the industrial robots and the calculated transform from the fiducial markers to camera coordinates allow the precise positioning of the individual PIV components according to the measurement demands. In addition, the complete calibration procedure for generating the external camera matrix and the mapping functions for e.g. dewarping the stereo images can be automatically determined without further user interaction and thus the degree of automation can be extended to nearly 100%. This increased degree of automation expands the applications range of PIV systems, in particular for measurement tasks with severe time constraints.
Ecosystems : Neuinterpretation von Elementen der Savanne zu Objekten zwischen Kunst und Design.
(2024)
Das Projekt „Ecosystems“ (deutsch Ökosysteme) beschreibt die zusammenhängende Entwicklung eines Produktsystems, inspiriert von einzelnen Elementen der afrikanischen Savanne. Das Ökosystem und alle damit verbundenen Strukturen werden als Grundlage für die Konzeption der Objekte genutzt und fortlaufend weitgehend abstrahiert. Die Produktkollektion, bestehend aus sechs verschiedenen Möbeln und Objekten, stellt zusammen das Ökosystem der afrikanischen Savanne dar. Elemente der Savanne können ganz unterschiedlicher Natur sein. Sowohl die bekannten Tiere, wie die sogenannten Big Five, kleine Savannenbewohner:innen oder unterschiedliche Pflanzen bilden zusammen die Grundlage für das Ökosystem. Jedes Objekt bezieht die Inspiration dabei aus einem anderen Element der Savanne. Die Grundlage der Objekte bildet dabei nicht allein das optische Erscheinungsbild der Tiere und Pflanzen, sondern vielmehr die damit verbundenen Emotionen und Reaktionen.
This dissertation uses in first stage a macroeconomic investigation to examine the dependence, influence and corruption of socio-economic development through effects of sustainability and resource management. The conducted research found that the state's dependence on its citizens decreases when the state's sources of revenue are largely detached and independent of the citizens' financial resources. In this case, financial resources are taxes and duties provided by the citizens. One possible consequence is the restriction of state investment in its citizens. Both the qualitative literature review and the quantitative data analysis revealed a negative correlation between socio-economic development and the resource economy's share of GDP for the period under study. The microeconomic investigation was primarily conducted through an intensive literature review. It was shown that the rebound effect as such is already very well researched. However, it also became clear that avoidance strategies for the rebound effect and links to sustainability initiatives are scarce or non-existent. The need for a redesign of the impact analysis with regard to technological innovations and their influence on resource consumption and resource management has become clear on the basis of the present study. Further, emerging and developing countries in particular, which will be confronted in the foreseeable future not only with the fundamental problems of resource abundance in the overall economic context, but also with the issues of their sustainable use, should be confronted with these problems as early as possible in order to find solutions in a timely manner.
Achilles tendon rupture (ATR) patients have persistent functional deficits in the triceps surae muscle–tendon unit (MTU). The complex remodeling of the MTU accompanying these deficits remains poorly understood. The purpose of the present study was to associate in vivo and in silico data to investigate the relations between changes inMTU properties and strength deficits inATR patients. Methods: Elevenmale subjects who had undergone surgical repair of complete unilateral ATR were examined 4.6 ± 2.0 (mean ± SD) yr after rupture. Gastrocnemius medialis (GM) tendon stiffness, morphology, and muscle architecture were determined using ultrasonography. The force–length relation of the plantar flexor muscles was assessed at five ankle joint angles. In addition, simulations (OpenSim) of the GM MTU force–length properties were performed with various iterations of MTU properties found between the unaffected and the affected side. Results: The affected side of the patients displayed a longer, larger, and stiffer GM tendon (13% ± 10%, 105% ± 28%, and 54% ± 24%, respectively) compared with the unaffected side. The GM muscle fascicles of the affected side were shorter (32% ± 12%) and with greater pennation angles (31% ± 26%). A mean deficit in plantarflexion moment of 31% ± 10% was measured. Simulations indicate that pairing an intact muscle with a longer tendon shifts the optimal angular range of peak force outside physiological angular ranges, whereas the shorter muscle fascicles and tendon stiffening seen in the affected side decrease this shift, albeit incompletely. Conclusions: These results suggest that the substantial changes in MTU properties found in ATR patients may partly result from compensatory remodeling, although this process appears insufficient to fully restore muscle function.
Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke mit Druckwirbelschicht- oder mit Druckvergasungsverfahren ermöglichen die Verstromung von Kohle mit hohem Wirkungsgrad und niedrigen Emissionen. Eine Voraussetzung für den Betrieb dieser Anlagen ist die Entstaubung der Rauchgase bei hohen Temperaturen und Drücken. Abreinigungsfilter mit keramischen Elementen werden dazu eingesetzt. Eine Reduzierung gasförmiger Schadstoffe unter den gleichen Bedingungen könnte Rauchgaswäsche ersetzen. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Integration von Heißgasfiltration und katalytischem Abbau der Schadstoffe Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in einen Verfahrensschritt zu untersuchen. Die Arbeitsschwerpunkte dieses Teilvorhabens betreffen:
die katalytische Wirkung eisenhaltiger Braunkohlenaschen,
die Wirksamkeit des Calciumaluminat als Katalysator des Abbaus unverbrannter Kohlenwasserstoffe im Heißgasfilter,
numerische Simulation der kombinierten Abscheidung von Partikeln und gasförmigen Schadstoffen aus Rauchgasen
Im Rahmen des Forschungsschwerpunkts 3 wurde experimentell und theoretisch die NO{sub x}-Bildung und -Reduktion bei der Druckkohlenstaubverbrennung untersucht. Der zuvor beschriebene Einfluss der Kohlemahlung auf die Flamme konnte auch anhand der NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Aachen bestaetigt werden. Waehrend mit Braunkohle im Staubfeuerungsbetrieb noch keine eindeutige Druckabhaengigkeit nachgewiesen werden konnte, haben vom Lehrstuhl durchgefuehrte NO{sub x}-Messungen an der DKSF-Anlage Dorsten im Schmelzkammerfeuerungsbetrieb mit der Steinkohle Spitzbergen zwischen 9 und 13 bar ein Absinken der Stickoxidkonzentrationen mit steigendem Druck ergeben. Fuer die rheinische Braunkohle soll dieser Druckeinfluss in den naechsten Versuchsfahrten ausfuehrlicher untersucht werden. Es wurde anhand von numerischen Simulationen zu einer Braunkohleflamme der 6. Versuchsfahrt ein Vergleich zwischen der NO{sub x}-Modellierung im Standard-FLUENT-Code und in dem mit User Defined Subroutines der international flame research foundation (IFRF), Ijmuiden, erweiterten FLUENT-Code vorgenommen. Es zeigte sich, dass bei der Modellierung der Stickoxidbildung die unterschiedlich vorhergesagten Flammentemperaturen eine entscheidende Rolle spielen. Eine genauere Analyse der NO{sub x}-Modelle im Vergleich zu Messergebnissen ist bei einer Schmelzkammerfeuerung mit einer stabilen Flamme vorzunehmen. Es wurden zusaetzlich Messungen zur Untersuchung der Kinetik homogener Gasphasenreaktionen in Rauchgasen an einem Stahlreaktor durchgefuehrt. Dabei wurde sowohl der thermisch bedingte als auch der durch zudosierte Additive katalysierte Abbau nitroser Komponenten betrachtet. Vergleichend wurden mit einem am Lehrstuhl entwickelten Programm die Kinetik beschrieben. Hierbei wird mit einer Sensitivitaetsanalyse eine Reduzierung der detaillierten Darstellung der Reaktionskinetik erreicht, die es erlaubt, mit einem CFD-Code wie FLUENT zwei- und dreidimensionale Rechnungen zum Abbau verschiedener Rauchgaskomponenten durchzufuehren. Die Uebereinstimmung zwischen ein- und zweidimensionalen Rechnungen und den Messungen ist gut.
