Abschlussarbeit: Synthetische Datengenerierung und virtuelle Inbetriebnahme von Prüfsystemen

Die Abteilung Prüftechnik und Automation beschäftigt sich mit der Entwicklung hochkomplexer, inline-fähiger Prüfsysteme für anspruchsvolle Bauteile aller Art. Die schnelle, parallele und robuste Datenverarbeitung, beispielsweise von Bilddaten, zählt neben der Entwicklung von Steuerungs- und Regelungsalgorithmen für unter anderem Robotikanwendungen, Pressen und NC-Maschinen zu den Kernkompetenzen des interdisziplinären Teams. Dieses setzt sich aus wissenschaftlichen Mitarbeitenden der Ingenieurswissenschaften, Informatik und Mathematik sowie technischen Angestellten zusammen.   Was Du bei uns tust Zur automatisierten Qualitätsüberwachung von bewegten Bipolarplatten für Brennstoffzellen und Elektrolyseure in der Serienfertigung wurde ein optisches Prüfsystem entwickelt, das aus verschiedenen Prüfmodulen besteht, darunter Oberflächen-, Geometrie- und Beschichtungsprüfungen. Das zweidimensionale Prüfprinzip basiert auf einem Vergleich zwischen der Soll- und der mittels Bildverarbeitung ermittelten Istkontur für die jeweiligen, von den Kameras erfassten Regionen. Für die Auswertealgorithmen sind fotorealistische Trainings- oder Beispieldaten, insbesondere für die Bauteilfehler, erforderlich, die bis zur Inbetriebnahme des Gesamtsystems häufig nicht zur Verfügung stehen. Dies führt zu einer starken, teilweise sequenziellen Abhängigkeit der Softwareentwicklung von der Hardwareentwicklung, was die Gesamtentwicklungszeit drastisch erhöht und die Robustheit der Auswertalgorithmen beeinträchtigt. Zudem fallen ungünstige Konstellationen von Beleuchtung und Kameras sowie treten Fehlerbilder oft erst spät im Projektverlauf auf, was die Erprobung der Inspektionssysteme erheblich verzögert.   Aus den folgenden Themenkomplexen kann in Absprache mit den Betreuern ein Fokus der Arbeit definiert werden: A)    Durch den Einsatz von 3D-CAD-Daten soll eine vorhandene Rendering-Pipeline hinsichtlich fotorealistischer Trainingsdaten für die Entwicklung und Erprobung von Multi-Kamerasystemen am Beispiel von Bipolarplatten optimiert werden. Zusätzlich soll basierend auf der entwickelten Multikameraanlage ein Prüfdemonstrator-Konfigurator konzipiert werden, der verschiedene Plattenvariationen unterstützt. B)    Um dem Mangel an nicht ausreichend verfügbaren Fehlerbildern zu begegnen, sollen zunächst typische Fehlerbilder recherchiert und klassifiziert werden. Anschließend sollen ausgewählte Fehlertypen mithilfe verschiedener Methoden (z. B. neuronalen Netzen) sowohl in realen als auch in virtuell generierten Bilddaten simuliert werden. Abschließend sollen die entwickelten Methoden verglichen werden, und die Vor- und Nachteile der jeweiligen Ansätze werden aufgezeigt. Die Arbeit beschränkt sich auf die Betrachtung von metallisch umgeformten Halb- bzw. Bipolarplatten.   Die Abschlussarbeit ist als Einzelarbeit abzugeben. Die Schwerpunkte können in Absprache mit dem Betreuer an den Arbeitsstand bzw. an die notwendigen Schritte individuell angepasst werden.   Was Du mitbringst Studierende der Fachrichtungen Informatik/ Mechatronik/ Elektrotechnik oder einer verwandten Studienrichtung, Programmierkenntnisse in gängigen Hochsprachen, Erfahrung in Bildverarbeitung ist von Vorteil, offene und neugierige Persönlichkeit mit rascher Auffassungsgabe und eigenständiger Arbeitsweise gute Kommunikations- und Teamfähigkeit, sehr gute Deutsch- und gute Englischkenntnisse in Wort und Schrift.   Was Du erwarten kannst Einblick in spannende Forschungsprojekte im Bereich der Prüftechnik und Automation, Unterstützung bei der Einarbeitung in die Thematik auf Basis des vorhandenen Kenntnisstandes, enge Betreuung durch wissenschaftliche Mitarbeitende, Praxisnähe durch interessante und abwechslungsreiche Projektarbeit in innovativen und dynamischen Teams, gute Karrierereferenz als Sprungbrett in verschiedene Karriererichtungen (Universitäten, Industrie, andere Forschungseinrichtungen, …), Campusnähe.   Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.  Haben wir Dein Interesse geweckt?