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Application of the optical flow method to velocity determination in hydraulic structure models
(2016)
Engineers are of particular importance for the societies of tomorrow. The big social challenges society has to cope with in future, can only be mastered, if engineers link the development and innovation process closely with the requirements of people. As a result, in the frame of the innovation process engineers have to design and develop products for diverse users. Therefore, the consideration of diversity in this process is a core competence engineers should have. Implementing the consideration of diverse requirements into product design is also linked to the development of sustainable products and thus leads to social responsible research and development, the core concept formulated by the EU.
For this reason, future engineers should be educated to look at the technical perspectives of a problem embedded in the related questions within societies they are developing their artefacts for. As a result, the aim of teaching engineering should be to prepare engineers for these requirements and to draw attention to the diverse needs in a globalized world.
To match the competence profiles of future engineers to the global challenges and the resulting social responsibility, RWTH Aachen University, one of the leading technical universities in Germany, has established the bridging professorship “Gender and Diversity in Engineering” (GDI) which educates engineers with an interdisciplinary approach to expand engineering limits. The interdisciplinary teaching concept of the research group pursues an approach which imparts an application oriented Gender and Diversity expertise to future engineers. In the frame of an established teaching concept, which is a result of experiences and expertise of the research group, students gain theoretical knowledge about Gender and Diversity and learn how to transfer their knowledge into their later field of action.
In the frame of the conference the institutional approach will be presented as well as the teaching concept which will be introduced by concrete course examples.
This paper describes the results and methods used during the 8th Global Trajectory Optimization Competition (GTOC) of the DLR team. Trajectory optimization is crucial for most of the space missions and usually can be formulated as a global optimization problem. A lot of research has been done to different type of mission problems. The most demanding ones are low thrust transfers with e.g. gravity assist sequences. In that case the optimal control problem is combined with an integer problem. In most of the GTOCs we apply a filtering of the problem based on domain knowledge.
In Deutschland liegt der Anteil der Windkraft an der Gesamtstromerzeugung bei 13,3% mit mehr als 25.000 installierten Windenergieanlagen (WEA). Weltweit erfährt die Windbranche ein rasantes Wachstum. Indien und China berichten eine jährliche Wachstumsrate an Neuinstallationen von 45%. Die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie aus Windkraft ist noch vergleichsweise jung. Durch die weltweit steigende Anzahl an Windenergieanlagen wächst zunehmend der Bedarf an innovativen Wartungslösungen. Komponenten wie Generator oder Getriebe sind inzwischen weitestgehend ausgereift. Der Fokus richtet sich zunehmend auf die wesentliche Kernkomponente - die Rotorblätter.
Industriekletterer inspizieren die Rotorblätter oder Türme i.d.R.
in einem zwei Jahres Rhythmus. Sie werden zunehmend durch Seilarbeitsbühnen unterstützt. Für größere Reparaturen kommen Kräne zum Einsatz, mit denen das Rotorblatt für die Instandhaltung demontiert wird. Die Standardinspektion besteht aus Sicht- und Klopfprüfung der Rotorblattoberfläche und ist nur bei sehr ruhiger Wetterlage durchführbar. Seit September 2014 wird das Forschungsprojekt SMART (Scanning, Monitoring, Analysis, Repair and Transportation), Entwicklung einer Wartungsplattform für WEA, vom BMWi gefördert. Das Konsortium besteht aus zwei Firmen und der
Fachhochschule Aachen. Die SMART-Anlage klettert reibschlüssig am Turm der WEA mittels speziellen Kettenfahrwerken (Abbildung) auf- und abwärts. Ein ringförmiges Spannsystems, basierend auf dem Konzept der „Nürnberger“-Schere, erzeugt die erforderliche Anpresskraft für den Kletterprozess. Wettergeschützte Arbeitskabinen ermöglichen die ganzjährige Instandhaltung von Rotorblättern und ebenso Türmen. Dadurch können Wartungsarbeiten auf 24 Stunden am Tag ausgeweitet werden. Der kombinierte Einsatz (Sensorfusion) bildgebender Messtechnik wie Thermografie, Ultraschall, und Terahertz in der Arbeitskabine kann die Dokumentation, Effizienz und Qualität der Instandhaltungsarbeiten erheblich verbessern. Langfristiges Ziel von SMART ist ein Condition Monitoring für Rotorblätter und Türme auf Basis digitalisierter dreidimensionaler Volumenscans. Der kooperative Einsatz mit UAVs erweitert die Instandhaltungsstrategie. UAVs ermöglichen die schnelle, kostengünstige globale optische Inspektion von Rotorblattoberflächen zur Detektion potentieller Fehlstellen. Der „Proof-of-Concept“ Meilenstein wurde mit der Demonstration eines funktionsfähigen Modells im Dezember 2015 erfolgreich abgeschlossen.