Einbindung in Lehre und Forschung

Studierende der Technischen Informatik nutzen in ihrer Bachelor-Ausbildung die Laborausstattung auch für das Praktikum Bildverarbeitung. Vorlesungsbegleitend werden Themen der Bildverarbeitung und Mustererkennung anhand praktischer Aufgabenstellungen vertieft.

Die zum Ende der Bachelor-Ausbildung vorgesehene Studienleistung Laborprojekt widmet sich der Fortentwicklung der Laborinfrastruktur. Diese studentischen Projektarbeiten kommen damit den Studierenden durch eine stetige Verbesserung der Qualität der Laborbereiche wieder zugute. So entstanden beispielsweise Teilsysteme zur Ansteuerung unserer Industrieroboter und 3D-Subsysteme, die Roboterpositionen in einer Simulationsumgebung darstellen können. Auch das nachfolgend beschriebene Projekt des „Billard spielenden Roboters“ basiert auf diversen Laborprojekten und Examensarbeiten.
 
Im Master-Studium beschäftigen sich technische Informatiker und Wirtschaftsingenieure mit einer praxisgerechten Themenauswahl aus den Bereichen „speicherprogrammierbare Steuerungen“ sowie "Robotik" und damit verbundenen informatorischen und technologischen Aspekten der Fertigungstechnik. Auch die weitgehend eigenständigen Projektarbeiten der Master-Veranstaltung Learning & Softcomputing finden in diesem Laborbereich statt.
Die wissenschaftlichen Abschlussarbeiten der Master-Kandidaten sind ebenfalls häufig in dieser Arbeitsumgebung angesiedelt. In diesem Zusammenhang werden dann auch verschiedene anwendungsorientierte Forschungsvorhaben durchgeführt.

Beispiel für ein studentisches Projekt: Billard spielender Roboter

Konzeptioniert als Experimentalsystem, das unterschiedliche Studienleistungen mosaikförmig zu einem komplexen Steuerungsprojekt zusammenführt, spiegelt dieses Projekt den Versuch wider, vielfältige Mechanismen der Produktionstechnik mit einer eher spielerisch anmutenden Aufgabenstellung fortlaufend weiter zu aktualisieren.

Zurzeit arbeiten bis zu fünf PCs und diverse Controller in diesem verteilten System und kommunizieren miteinander über unser Labornetzwerk.

Ein Leitrechner bildet die oberste Hierarchiestufe und ermöglicht die Eingabe und Planung variabler Aufträge, deren Umsetzung von untergeordneten Computern überwacht und an die angeschlossenen Maschinen weitergeleitet wird. Dabei werden möglichst viele Varianten und Detailabläufe der realen Aufgabe „Billardspiel“ berücksichtigt und modellhaft mehr oder weniger vollständig umgesetzt.

In dieser Analogie zu einem realen Produktionssystem finden sich vielschichtige Problemstellungen aus der industriellen Praxis:
Sensorische Komponenten liefern Informationen über den Zustand des "technischen" Prozesses. In unserer kleinen "Fabrik" sind dies hauptsächlich von der Bildverarbeitung automatisch ausgewertete Kamerabilder, die uns die Nummern (Mustererkennung) und die Koordinaten (messtechnisches Problem) der Billardbälle der aktuellen Spielsituation liefern.

Vielleicht haben Sie schon mal Ihren Hund oder Ihre Katze „gechipt“, sozusagen einen Personalausweis für das vierbeinige Familienmitglied beim Tierarzt ausstellen lassen? Eingesetzt wird diese Technologie auch in der Logistik, der Warenkennzeichnung und in der Produktion. Wir haben dieses Identifikationsverfahren mit den Billardbällen praktiziert und jede Kugel mit einem RFID-Chip (Radio Frequency Identification) präpariert. Die Auswerteelektronik am Billardtisch verarbeitet die Sensordaten und ermöglicht eine Beeinflussung der Spiellogik.

Aus diesen Eingangsdaten, den Spielregeln und dem gewünschten Spielablauf ermittelt und bewertet die Stoßberechnung (ein eigenständiges Programm auf einem separaten Rechner) den optimalen Billardstoß und liefert Raumkoordinaten und Stoßkraft an den Roboter und seinen Effektor, einen elektromagnetisch angesteuerten Queue: Der Billardstoß kann ausgeführt werden! Dann wird die neue Szene analysiert und das Spiel durchläuft die nächste Runde.