Überblick

Beginn: 05.05.2025
Ende: 31.07.2025

Praktikums-Ankündigung SS 2025:

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Ziele und Inhalt:

• Das Praktikum ist auf die Vorlesung "Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik" abgestimmt. Während diese nach Prinzipien und Teilsystemen geordnet ist, stehen im Praktikum Messverfahren für die wichtigsten industriellen Messgrößen im Vordergrund.

Voraussetzungen:

• Kenntnisse der Vorlesung "Grundlagen der Mess- und Regelungstechnik"

• Anmerkung:

  Jeder Versuchstermin beginnt mit einem ca. 30 min. Kolloquium. Es wird geprüft, ob Sie mit dem Stoff und dem Inhalt des Versuches vertraut sind. Erst bei bestandenem Kolloquium dürfen Sie den eigentlichen Versuch durchführen. Voraussetzung zum Bestehen des Kolloquiums ist eine gründliche Vorbereitung des jeweiligen Versuchs.

Anmeldung:

• Anmeldung auf dieser Webseite vom 01.04.2025, 10:00 Uhr - 20.04.2024, 24:00 Uhr
• Das Messtechnische Praktikum muss zusätzlich als Prüfungsleistung im CAS des KIT angemeldet werden!

Versuchsanleitungen:

• Kurzbeschreibung der Versuche:
  • A1   Messen stochastischer Signale:
    Dieser Versuch gliedert sich in 2 Teile. Im ersten Teil wird aus einer Reihe von Beobachtungen die Erdbeschleunigung geschätzt. Aus gemessener Fallhöhe sowie Falldauer einer Kugel wird die interessierende Erdbeschleunigung abgeleitet.  Neben der eigentlichen Bestimmung des Messwerts (Erdbeschleunigung) ist eine Diskussion der Messgenauigkeit zwingend erforderlich, da ohne diese das Messergebnis keine Aussagekraft hat. In Teil zwei wird das Kalman Filter vorgestellt und anhand eines anschaulichen Beispiels erklärt.
  • B1   Bildgewinnung und -analyse:
    Die C-Versuchsreihe in diesem Praktikum beschäftigt sich mit dem Messen und Verarbeiten von Signalen in Bildform. Im ersten Versuch sollen die Studenten lernen, wie man Bilder Kamera aufnimmt. Anschließend wird das Konvertieren von Bildern in verschiedene Formate und das Analysieren von Bildeigenschaften vermittelt. Für die Analyse werden statistische Methoden wie beispielsweise Histogramme verwendet, zudem werden noch verschiedene Beleuchtungsparameter ausprobiert.
  • B2   Bildverarbeitung mit Filtern und Segmentierung:
    Der zweite Versuch in der Versuchsreihe C beschäftigt sich mit verschiedenen Techniken der Bildverarbeitung, wie bspw. den Filtern. Mithilfe von verschiedenen Filtern sollen Kanten von Objekten erkannt und anschließend eine Hough-Transformation zum Annähern von Formen umgesetzt werden. Auf Basis der erkannten Kanten und Formen können die Objekte im Bild segmentiert werden. Zum Vergleich wird auch eine Segmentierung auf Basis eines Farbfilters umgesetzt.
  • B3   3D Scene understanding und Tiefenabschätzung mit einer Stereo Kamera:
    Im letzten Teil der Versuchsreihe wird dann das Thema Szenverständnis (3D scene understanding) behandelt. Hierfür wird bilden die Studenten ein Kameramodel für eine Stereo Kamera als Basis für eine Tiefenschätzung und analysieren die Positionen von verschiedenen Objekten im Raum. Auf dieser Tiefenschätzung aufbauend soll ein 3D Gitter erzeugt werden, welches die Szene auf dem Kamerabild im 3D Raum wiederspiegelt.
  • C1   Objekterkennung mit Deep Learning:
    In vielen Bereichen der Bildverarbeitung wurden die klassischen Methoden durch lernende Methoden ersetzt oder erweitert. In diesem Versuch sollen den Studenten neuronale Netzwerke, eine Technik aus dem Deep Learning, nähergebracht werden. Hierfür soll ein autonom fahrendes Auto um eine Verkehrsschildererkennung erweitert werden, sodass dieses Auto einen Parcour auf Basis von Verkehrschildern fährt. Für diese Verkehrsschilderkennung soll ein neuronales Netz mit einem gegebenen Datensatz trainiert und das Fahrverhalten des Fahrzeugs (z.B. eine Kollisionsvermeidung) optimiert werden.
  • D1   Regelung eines Industrieroboters:
    Im Versuch D1 werden nun die Kenntnisse aus der Bildverarbeitung eingesetzt und um eine Regelung erweitert. Dies geschieht am Beispiel eines Gesamtsystems, in diesem Fall eines Industrieroboterarms. Dieser Roboterarm hat am Greifer einen Tischtennisschläger montiert und Ziel dieses Versuches ist es, dass der Roboter mithilfe einer Tischtennisballerkennung und einer Regelung den Ball jongliert. Hierzu muss das System analysiert und ein diskreter Regler implementiert und parametrisiert werden.
  • D2 und D3   Ball-Balancing Table:
    Die Versuchsreihe zum Ball-Balancing Table ist in zwei Teile gegliedert, die jeweils an einem Versuchstermin durchgeführt werden. An einem Versuchsaufbau bestehend aus einem über Servomotoren in zwei Richtungen kippbaren Tisch sollen regelungstechnische Grundlagen praktisch erprobt werden. Ziel ist es eine Kugel auf dem Tisch zu balancieren und verschiedene vorgegebene Pfade folgen zu lassen. Dies soll zunächst mit einem einfachen PID-Regler und einem Filter für die Sensormesswerte erreicht werden. Analytisch und experimentell werden geeignete Filter- und Regelungsparameter bestimmt und deren Einfluss auf das Regelungsverhalten und die Regelungsgüte qualitativ und quantitativ bewertet. Zum Schluss wird ein Ausblick auf über die Grundlagenvorlesung hinausgehende Regelungskonzepte gegeben.
• Detaillierte Versuchsanleitungen sind jedes Jahr ab Mitte April auf dieser Webseite verfügbar.
• Richtlinien und Laufzettel

Termine und Gruppeneinteilungen:

• Gruppenaufteilung und Versuchszuordnung wird am 28.04.2025 hier veröffentlicht
• Ein Gruppenwechsel während des Semesters ist nicht möglich!
• Raumplan (wird ab Mitte April verfügbar sein)

Termine:

V1:         KW 19         05/05/25 - 08/05/25
V2:         KW 20         12/05/25 - 15/05/25
V3:         KW 21         19/05/25 - 22/05/25
V4:         KW 23         02/06/25 - 05/06/25
V5:         KW 27         30/06/25 - 03/07/25
V6:         KW 28         07/07/25 - 10/07/25
V7:         KW 29         14/07/25 - 17/07/25
V8:         KW 30         21/07/25 - 24/07/25

Nachtermin

               KW 31         28/07/25 - 31/07/25

-> Das Praktikum ist semesterbegleitend. In jeder Versuchswoche findet für die Gruppen ein Versuch entsprechend der Gruppeneinteilung statt.