Studienrichtung AMR

Studienrichtungen

• Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

• Electric Power EngineeringElektroenergietechnik

• Geräte- und MikrotechnikKommunikationstechnik

• InformationstechnikInformationselektronik

• MikroelektronikMikro-/Opto-/Nanoelektronik

Folie 2

Mission

Entwicklung von Methoden und Technologienfür die Automatisierung komplexer, nichtlinearer, heterogener Systeme

… interaktive Bedienung/Leitung

… selbsttätige Steuerung/Regelung/ Überwachung/Sicherung

• AMR= „hidden technology“

• extrem breites Anwendungsfeld… Produktion & Fertigung,

Produkte

• AMR= Schlüsseltechnologie für viele Anwendungen

PROZESS

Messen

Steuerung

RegelungÜberwachung

AT-SYSTEM

Stellen

Wunsch

Netze

Studienrichtung:

Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Beispiel zur Bedeutung von AMR (Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik) in der Medizin:Künstliches Exoskelett

Automatisierung, Perzeption/Sensorik, Mensch-Maschineschnittstelle, Regelung

http://www.futuremag.de/sites/default/files/styles/static_style/public/capture_decran_2014-11-14_a_10.34.43.png?itok=q-02olL4

Studienrichtung:

Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Anfordungen an AMR-Ingenieure: Interdisziplinäres Projekt- und Lösungsgeschäft

• Aufgaben: Charakterisierung, Modellierung, Planung, Realisierung und Anwendung von AMR für komplexe technische Systeme

• Beispiel Schweißroboter – Automatisierungstechnik: Bahnplanung,

Trajektorienerzeugung, Modellbildung, Datenfusion– Mess- und Sensorsystemtechnik: Smarte adaptive

Sensorsysteme, Echtzeitdatenverarbeitung– Regelungs- und Steuerungstheorie: Regelung

nichtlinearer System, Überwachung– Prozessleittechnik: Informationstechnische

Modellierung und Einbettung in die Digitale Anlage,Mensch-Maschine-Kommunikation

Studienrichtung AMR Folie 4

Studienrichtung:

Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Quelle: KUKA Robotor GmbH + isravision.com

Folie 5

Herausforderungen 2025

Beiträge von AMR zur Lösung gesellschaftlicher Herausforderungen

• Globalisierung verkürzte Produktzyklen, flexible Produktion,

Individualisierung

• Ressourceneffizienz Erhöhung der Effizienz von Kraftwerken

und chemischen Anlagen

• Ökologie Messung und Vermeidung von Schadstoffen und

Lärm, Sicherung der Luft- und Wasserqualität

• Verkehr Mobilität, Sicherheit (Reduktion Verkehrstote,…)

• Demographischer Wandel Steigerung Lebensqualität,

Gesundheit, Roboter im Haushalt

Studienrichtung:

Automation, Measurement & Control Automatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Hauptseminar AMR – WS19/205. Semester, 2 SWS, 4 LP, Team- und Projektarbeit

Autonomes Fahren - Einparkassistent

ET - Studienrichtung AMRAutomatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

LEGO Mindstorms NXT Roboter Parcour mit Parklücken

7‘‘ Android 4 Tablet

Ziel:• Straßenverlauf folgen• passende Parklücken finden• Parkvorgang autonom durchführen

Gemeinsame Durchführung

4 Professuren: AT+PLT+MST+RST

RegelungInstitut für Regelungs- und

Steuerungstheor ie

• Generierung von Motorstellgrößen• Trajektorienplanung• Steuerung/Regelung entlang Trajektoren

• Linienverfolgung• Motorregelung

• Modellierung der Fahrzeugkinematik

Wegplanung und Lokal isierung Professur Automatisierungstechnik

• Aktionsplanung

• Steuerung des Fahrzeugverhaltens• Bestimmung von Position und Orientierung

des Fahrzeugs• Parklückenidentifizierung und –lokalisierung• Parklückenverwaltung

x

y

(xR, yR)

ϕR

Mensch-Maschine-Schnittstel le

Professur Prozessleittechnik

• Bedienschnittstelle auf Tablet-PC

• Bedienung der Fahrzeugfunktionen• Anzeige von Messwerten und

Rückmeldungen

• Visualisierung des Fahrzeugzustands

PerzeptionProfessur Prüf- und Messtechnik

• Auslesen der Sensoren• Sensordatenvorverarbeitung

• Kalibrierung der Sensoren• Auswahl geeigneter Messverfahren

ET - Studienrichtung AMRAutomatisierungs-, Mess- und Regelungstechnik

Hauptseminar AMR – WS19/20: Autonomes Fahren - Einparkassistent

5. Semester, 2 SWS, 4 LPTeam- und Projektarbeit

Organisation & Personen:

Studienrichtung AMR Folie 10

Regelungs- und Steuerungstheorie

RSTRöbenack

Automatisierungs-technik

ATJanschek

Prozessleit-technik

PLTUrbas

Mess- und Sensorsystemtechnik

MSTCzarske

AMR (c)

Studienrichtung AMR Folie 17

ForschungsprofileRegelung, Steuerung, ÜberwachungNichtlineare Systeme, hybride Systeme, Totzeitsysteme, Systeme mit örtlichverteilten Parametern, Lenkung & Navigation von autonomen Fahrzeugen

Automation Systems EngineeringEngineering für verteilte, vernetzte, heterogene AT-Systeme: Modellierung, Simulation, Leistungsbewertung, IT-basierte Dienste, Frontloading & Concurrent Engineering, Asset Management

Intelligente PerzeptionHöhere perzeptive Fähigkeiten: visuelle Perzeption und Navigation, 3D-Umweltmodellierung, Datenfusion, Beobachter, Filter, Fehlerdetektoren, OptischeRechnertechnologie

Smart Sensor and Measurement SystemsMess- und Sensorsysteme für Umwelt- und Energietechnik und Biomedizin:Computational Imaging and Compressed Sensing, adaptive Lasersysteme mitSystemidentifikation, Optogenetik, Digitale smarte Mikroskopie, FPGA-basierteRegelungstechniken für deformierbare Spiegel

Mensch-Maschine InteraktionMobile Mensch-Maschine-Interaktion, sicherheitskritische Systeme, Augmented Vision&Reality, Mensch-Roboter-Interaktion, menschl. Informationsverarbeitung

Komplexe heterogene

Systeme

Mechatronik Robotik

Raumfahrt VerfahrenstechnikFertigungstechnik

Neu: Energie, Gesundheit,

Verkehr

Forschungsprofile des Fachgebiets AMR

Professur für Mess- und Sensorsystemtechnik (MST)

Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Czarske

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur MST

shapedwavefront

undisturbedwavefront

correctedwavefront

controlalgorithm

Laser

optical distortion: phase boundary

wavefrontsensor

fluid flow

Denken in Systemen:Angepasstes Licht

für neuartige Messungen 25

www.alpao.com

●Computerbasierte adaptive Lasermesssysteme- FPGA-basierte Mess- und Regelungstechnik für deformierbare

Spiegel (Adaptive Optik)- High-speed-Kameras, Selbstkalibrierung, Simulation, Denken in

Systemen- Physical Layer Security – novel multimode fiber technique

●Computerbasierte adaptive Ultraschallmesssysteme- Digitale Mess- und Regelungssysteme (Latenz < 1 ms)- AI – Deep Learning: U-Net topology (~20 layers)- Ultrasound multimode waveguides (time reversal technique)

●Anwendungen in der Biomedizin- Digitale Lasermikroskopie mit neuartiger Bildverarbeitung

(Computational Optical Metrology)- Optogenetik: Digitale Echtzeitholographie für menschliche

Gehirnorganoide- Brillouin-Elastographie von biologischen Zellen (Krebsdiagnose

mit Biomarkern)- Berührungslose Zellrotatoren mit programmierbarer Optik

(optische Prinzette)

●Anwendungen in der Energie- und Prozesstechnik- Phased-Array-Sensoren für Strömungen (Industrie 4.0)- Untersuchungen zur Energieeinsparung bei technischen

Strömungen (Brennstoffzellen, etc.)

FPGA System

U-net

Brennstoffzelle

Professur fürMess- und Sensorsystemtechnik

Verzerrung von Licht

Senkrechtstarter Harrier II Glas mit Sprudel

Computational Imaging

Reference

Laminar flow in a micro channelImage-correlationbased flow-fieldmeasurement

Scattering layer (disturbing speckle field)

Aberrated image Corrected image

Digital holography and phaseconjugation (light modulation)

3D Bildgebung durch komplexe Medien (Fokussieren durch Mäuseschädel)

ProblemLichtstreuung imSchädelknochen

Bisheriger StandSchädel entfernen:Ex Vivo

Neuronen

Neuer AnsatzSmartes Mikroskop: In Vivo

Mikroskop

Schädel

Gehirn

brain alive

No data

brain dead

Data Data

brain alive

SmartesMikroskop

Skull provided by Moritz Kreysing (MPI-CBG)

Schädel

Studienrichtung AMR

Lehre zur Messsystemtechnik und Sensorik

Mess- und Sensortechnik 5. Semester, 4 SWS

(inkl. Praktikum)

Grundzüge des Messens 4. Semester, 2 SWS

(im Modul Mess- und Automatisierungstechnik)

Messsystemtechnik6. Semester, 2 SWS

(im Modul Prozessleittechnik)

1

n

w iii

fy y y xx

=

∂∆ = − ≈ ⋅∆

∂∑

Professur für Prozessleittechnik

Prof. Dr.-Ing. habil. Leon Urbas

Fakultätsname ETIT Institut für Automatisierungstechnik, Professur für Prozessleittechnik

ArchitecturesPT / PCT / IoTS

Human Performance

InformationModels

Human-Machine-Interface

Eng. & Op.Workflows

Middleware & Digital

Plant

IntegratedEngineering& Operation

Studienrichtung AMR 33

Ziel Praktikable Methoden und Messverfahren für

die Industrie Kosteneffiziente Evaluation

Lösungsansatz Nutzung von Nutzer- und Workflow-

Modellen Realitätsnahe Untersuchungs-

umgebungenEinsatz in Forschung und Lehre

Praktikum ProzessleittechnikProjekt Mensch-Maschine-SystemeOberseminar Mobile MMI

Usability in der Prozessindustrie (UPI-Lab)

EU IP ComVantage (2012-2014, 10 Mio EUR)

Ziel• Entwicklung eines kollaborativen

Netzwerks für virtuelle Unternehmen

Lösungsansatz• Modellgetriebener Software- und

Prozessentwurf• Vernetzung mittels semantischer

Technologien• Dynamische, dezentrale

Zugriffsverwaltung• Interaktion mit der Digitalen

Anlage mittels Apps auf Smartphones und Tablets

Studienrichtung AMR 34

Professur für Regelungs- und Steuerungs-theorie

Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Math. Klaus Röbenack

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Regelungs- und Steuerungstheorie

Regelungs- und Steuerungstheorie –wofür?

Forschung

Forschung - Anwendungen

Kristall-züchtung

Holzbearbeitungsmarte TextilienFahrzeugregelung

ZellmodelleUnteraktuierte Manipulatoren

Vorlesungen: Regelungstechnik 1+2 Nichtlineare Regelungstechnik 1+2 Mehrgrößenregelung Prozessidentifikation Flachheitsbasierte Folgeregelung Optimale Steuerung Robuste Regelung

Zusätzlich Methodenwissen: Numerik Computer-Algebra Programmierung

Lehre – Vorlesungen/ Übungen

Didaktisch optimierte Praktikumsversuche zurErgänzung und Vertiefung der Theoriekenntnisse

Drehzahlregelung Schwebekörper Helikopter Mobiler balancierender Roboter Dreifachpendel

Lehre – Praktika

Professur für Automatisierungstechnik

Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Fakultätsname ETIT Institut für Automatisierungstechnik

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

GuidanceNavigation Control

Optical Computers Opto-Mechatronics

Control of MEMS-MicromirrorsWavefront ShapingOptical Fourier ProcessorsOptical CorrelatorsSmart Imaging SystemsSurface Inspection

Robotics

Information-basedAutomationInternet Technologies Model-based TechnologiesHuman-Machine Interfaces

Industrial Automation

Systems Design

Research

Image-based Navigation /SLAMModel predictive planningAerial manipulationSpacecraft Docking HIL SimulationControl architecturesMinimum-Hardware-Concepts

DFGDLRESAEUAirbus D&S

ESA AiFFhG

DFGAiFBMBF

EUESADFGSiemensModel-based Systems Engineering

Dependability EngineeringModeling & Simulation

StaffScientific (State): 5Scientific (Ext.): 10 Technical: 2

Mechatronics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Research

FlypulatorAerial

ManipulationStreet Navigation and Mapping

Planetary Landing

Visual Navigation

FisheycameraFront camera Localization Online Mapping

Path Planning

Autonomous Systems – Mobile Robotics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Research

Vision based relative navigationOn-orbit servicing

[Source: Airbus DS]

Spacecraft Hardware- in-the-Loop Docking Simulation

Micro-gravity contact dynamics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Systems Design

Research

EUESADFGSiemensModel-based Systems Engineering

Dependability EngineeringModeling & Simulation

Safe Town Lab

Anomaly Detection withArtificial Intelligence

Safe AutonomousTraffic Management

Source: Kuka

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Optical Computers Opto-Mechatronics

Control of MEMS-MicromirrorsWavefront ShapingOptical Fourier ProcessorsOptical CorrelatorsSmart Imaging SystemsSurface Inspection

Research

ESA AiFFhG Mechatronics

Control of MEMS Laser Scanners (Lidar)

[Fraunhofer IPMS]

Smart Imaging Systems Optoelectronic image correction

[Fraunhofer IPMS]

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Lehre

Diplom-/Masterstudiengänge• Elektrotechnik• Mechatronik• Informationssystemtechnik• Regenerative Energiesysteme• Wirtschaftsingenieure• Maschinenbau (Luft- und Raumfahrt)

Lehrveranstaltungen• Automatisierungstechnik (Grundstudium)

• Ereignisdiskrete Systeme 1, 2 (+P)

• Modellbildung & Simulation (+P)

• Systementwurf (+P)

• Industrielle AT : Entwurf eingebetteter Systeme

• Internet in der AT, Teleautomation (P), XML- und Web@AT

• Mechatronische Systeme, Regelung von Mehrkörpersystemen

• Robotik: Steuerung von Manipulatoren + mobilen Robotern

• Bahn- und Lageregelung für Raumfahrzeuge

• Model-based Dependability Analysis

• Seminare: Hauptseminar AMR, Mobile Robotik, Modellbildung & Simulation

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

GuidanceNavigation Control

Optical Computers Opto-Mechatronics

Control of MEMS-MicromirrorsWavefront ShapingOptical Fourier ProcessorsOptical CorrelatorsSmart Imaging SystemsSurface Inspection

Robotics

Information-basedAutomationInternet Technologies Model-based TechnologiesHuman-Machine Interfaces

Industrial Automation

Systems Design

Research

Image-based Navigation /SLAMModel predictive planningAerial manipulationSpacecraft Docking HIL SimulationControl architecturesMinimum-Hardware-Concepts

DFGDLRESAEUAirbus D&S

ESA AiFFhG

DFGAiFBMBF

EUESADFGSiemensModel-based Systems Engineering

Dependability EngineeringModeling & Simulation

StaffScientific (State): 5Scientific (Ext.): 10 Technical: 2

Mechatronics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Research

FlypulatorAerial

ManipulationStreet Navigation and Mapping

Planetary Landing

Visual Navigation

FisheycameraFront camera Localization Online Mapping

Path Planning

Autonomous Systems – Mobile Robotics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Research

Vision based relative navigationOn-orbit servicing

[Source: Airbus DS]

Spacecraft Hardware- in-the-Loop Docking Simulation

Micro-gravity contact dynamics

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Systems Design

Research

EUESADFGSiemensModel-based Systems Engineering

Dependability EngineeringModeling & Simulation

Safe Town Lab

Anomaly Detection withArtificial Intelligence

Safe AutonomousTraffic Management

Source: Kuka

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Optical Computers Opto-Mechatronics

Control of MEMS-MicromirrorsWavefront ShapingOptical Fourier ProcessorsOptical CorrelatorsSmart Imaging SystemsSurface Inspection

Research

ESA AiFFhG Mechatronics

Control of MEMS Laser Scanners (Lidar)

[Fraunhofer IPMS]

Smart Imaging Systems Optoelectronic image correction

[Fraunhofer IPMS]

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Lehrstuhl Automatisierungstechnik Prof. Dr.techn. Klaus Janschek

Lehre

Diplom-/Masterstudiengänge• Elektrotechnik• Mechatronik• Informationssystemtechnik• Regenerative Energiesysteme• Wirtschaftsingenieure• Maschinenbau (Luft- und Raumfahrt)

Lehrveranstaltungen• Automatisierungstechnik (Grundstudium)

• Ereignisdiskrete Systeme 1, 2 (+P)

• Modellbildung & Simulation (+P)

• Systementwurf (+P)

• Industrielle AT : Entwurf eingebetteter Systeme

• Internet in der AT, Teleautomation (P), XML- und Web@AT

• Mechatronische Systeme, Regelung von Mehrkörpersystemen

• Robotik: Steuerung von Manipulatoren + mobilen Robotern

• Bahn- und Lageregelung für Raumfahrzeuge

• Model-based Dependability Analysis

• Seminare: Hauptseminar AMR, Mobile Robotik, Modellbildung & Simulation