Bücher veröffentlicht von Karlsruher Institut Fur Technologie

Computational-Imaging-Systeme kombinieren optische und digitale Signalverarbeitung um Information aus dem Licht einer Szene zu extrahieren. In dieser Arbeit wird das Raytracing-Verfahren als Simulationswerkzeug genutzt, um Computational-Imaging-Systeme ganzheitlich zu beschreiben, bewerten und optimieren. Am Beispiel der monokularen Tiefenschätzung wird die Simulation mit einem realen Prototyp einer Kamera mit programmierbarer Apertur verglichen und die vorgestellten Methoden evaluiert. Computational imaging systems combine optical and digital signal processing in order to extract information from the light of a scene. This work presents raytracing as a simulation tool to thoroughly describe, assess and optimize computational imaging systems. By means of the exemplary case of monocular depth estimation, the simulation is compared to a real prototype of a camera with programmable aperture and the presented methods are evaluated.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der berührungslosen Mensch-Maschine-Interaktion, welche hier als Interaktion mittels Erkennen der Blickrichtung des Nutzers unter Verwendung einfacher Hardware interpretiert wird. Die Forschungsschwerpunkte liegen in der Extraktion der zur Bestimmung der Blickrichtung benötigten Informationen aus 2D-Bilddaten, bestehend aus der präzisen Position der Iriden und der dreidimensionalen Position des Kopfes, mittels derer die Blickrichtung bestimmt wird. The present work deals with non-contact human-machine interaction, which here is interpreted as an interaction by recognizing the gaze direction of the user while using simple hardware. The research focuses on extraction of the information needed to determine the gaze direction from 2D image data, consisting of the precise position of the irises and the three-dimensional position of the head, by means of which the gaze direction is determined.

Informationsvertraulichkeits- und Datenschutz-Netze (ICPN) unterstützen Prozessmodellierer und -verantwortliche dabei, Datenschutz und Vertraulichkeit nicht nur rein technisch zu betrachten, sondern in Organisationen bereits frühzeitig beim Entwurf von Geschäftsprozessen zu berücksichtigen. Die in dem Buch veröffentlichte Petri-Netz-Erweiterung ICN ermöglicht es, Vertraulichkeit und Aspekte des Datenschutzes innerhalb von Geschäftsprozessmodellen systematisch zu betrachten. Information Confidentiality and Data Protection Networks (ICPN) support process modelers and process managers in not only taking a purely technical view of data protection and confidentiality, but also in taking it into account at an early stage in the design of business processes. The Petri-net extension ICN published in the book makes it possible to systematically consider confidentiality and data protection aspects within business process models.

Diese Arbeit behandelt die Eisenverluste in permanentmagneterregten Synchronmaschinen und erarbeitet eine in der Ingenieurspraxis umsetzbare Simulationsmethodik, welche die praktische Charakterisierung weichmagnetischer Werkstoffe durch erweiterte Messmethoden mit Werkstoffmodellen zur numerischen Berechnung verknüpft. Des Weiteren stellt diese Arbeit eine neuartige Berechnungsmethode vor, um den Rechenaufwand der numerischen Berechnung zu reduzieren. This work contributes itself to modeling of magnetic core losses in permanent magnet synchronous machines and develops a simulation method for engineering practices. This method combines the practical characterization of soft magnetic materials and the material models for numerical finite element calculation by using extended measuring methods. Furthermore, this work presents a novel calculation method that reduces numerical simulation effort.

This work introduces a novel approach to keep high-level component-based architecture models consistent with source code during software development and software evolution. The approach helps to avoid architecture drift and architecture erosion, which are two well-known problems that can arise during development and maintenance of a software system. In particular, the presented approach can be used to keep instances of the Palladio Component Model (PCM) consistent with Java source code.

Transparent objects play crucial roles in humans' everyday life, must meet high quality requirements and therefore must be visually inspected. Developing automated visual inspection systems for complex-shaped transparent objects still represents a challenging task. As a solution, this book introduces light field methods for all main components of a visual inspection system: a novel light field sensor, suitable processing methods and a light field illumination approach.

Diese Studie führt eine Auslegung von supraleitenden Kabeln für die Anwendung im 380-kV-Drehstromnetz durch und erläutert allgemeine Aspekte des Einsatzes solcher Kabel im Höchstspannungsnetz. Dabei vergleicht sie die Supraleitungstechnologie unter vielen verschiedenen Kriterien mit anderen Leitungstechnologien. This study describes the design of superconducting cables for use in the 380 kV three-phase network and explains general aspects of the use of such cables in the extra-high voltage grid. It compares the superconducting technology with other line technologies under many different criteria.

This book addresses the turbulence-driven mean secondary motions in straight open duct flow with rectangular cross-section. Despite its weak intensity, the secondary flow influences the primary velocity distribution significantly. Coherent structure analysis showed that the secondary flow is the statistical footprint of quasi-streamwise vortices, and the unique mean flow pattern is a consequence of a vortex sorting mechanism that is only effective in the vicinity of free surface.

Für das automatisierte Fahren stellt die wirtschaftlich in ein Fahrzeug integrierbare Rechenleistung bei stetig wachsenden Anforderungen für etablierte Methoden der Trajektorienplanung eine große Hürde dar. Durch den konsequenten Einsatz der linear-quadratischen Optimierung werden besonders recheneffiziente Algorithmen zur Bewegungsplanung von Fahrzeugen hergeleitet. Deren praktische Leistungsfähigkeit wird im Realversuch für unterschiedliche Manöver und Dynamikbereiche demonstriert. In the context of automated driving, state of the art algorithms for trajectory planning require many computational resources that are expensive to integrate in commercial vehicles. Within this work highly computationally efficient algorithms for motion planning are derived using linear-quadratic optimization methods. A variety of real world driving maneuvers demonstrate the benefits of the derived algorithms.

Die Beeinflussung reibungsbehafteter Systeme mithilfe überlagerter Schwingungen ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung. Infolge überlagerter Schwingungen können sich geglättete Reibkennlinien ergeben, so dass die ursprünglich nicht-glatten Eigenschaften trockener Reibung unterdrückt werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse der in der Literatur etablierten Modellierung ergänzt und im Hinblick auf nachgiebige Kontakte und experimentelle Ergebnisse erweitert. The impact of superimposed vibrations on systems with dry friction has been subject of many scientific studies. Using an appropriate vibrational excitation can suppress non-smooth properties and yield smooth friction characteristics. Within the present contribution, several aspects are added to established modelling results from literature. Concerning compliant contacts and experimental investigations, the corresponding results are extended significantly.

The annual report of the Institute for Nuclear and Energy Technologies of KIT summarizes its research activities and provides some highlights of each working group, like thermal-hydraulic analyses for nuclear fusion reactors, accident analyses for light water reactors, and research on innovative energy technologies: liquid metal technologies for energy conversion, hydrogen technologies and geothermal power plants. The institute has been engaged in education and training in energy technologies.

This work presents a method for the continuous improvement of communication structures in the design phase of construction projects. The method is rooted in the concepts of Lean Management and it models project structures as social networks. Successful application of the method in case studies shows an innovative use case for Building Information Modeling (BIM). BIM can serve as a data source for modeling of social networks during the design phase of construction projects.

Es wird ein ganzheitliches, modulbasiertes Framework für die Investitions- und Einsatzplanungsoptimierung dezentraler Energiesysteme entwickelt. Mittels stochastischem Programm und Regret-Minimierung werden risikobehaftete und nicht probabilistische Unsicherheiten berücksichtigt. Neu ist auch die parallele Berechnung auf High-Performance-Computing-Systemen einschließlich der eingesetzten automatischen Algorithmuskonfiguration des verwendeten Solvers zur Rechenzeitreduzierung. A comprehensive, module-based framework for decentralized energy systems is developed to optimize the investment and operation planning. Using a stochastic program and regret-minimization, risk-fraught and non-probabilistic uncertainties are taken into account. Also new is the parallel computation on high-performance computing systems, including the automatic algorithm configuration of the solver used to reduce computing time.

SNSPD sind aufgrund ihrer Einzelphotonenempfindlichkeit und hohen zeitlichen Auflösung interessant für den Einsatz in der Spektroskopie. Bei der Raman-Spektroskopie tritt häufig Fluoreszenz auf. Durch hohe zeitliche Auflösung ist es möglich die Streuung weitestgehend von Fluoreszenz zu separieren. In dieser Arbeit wurden in Form von zwei Schwerpunktthemen sowohl die Parameter untersucht, welche die Zeitauflösung der SNSPD beeinflussen, als auch deren Einsatz in der Spektroskopie adressiert. SNSPDs are interesting for use in spectroscopy due to their single-photon sensitivity and high temporal resolution. Unfortunately, Fluorescence often occurs in Raman-spectroscopy and superimposes the Raman-signal. High temporal resolution allows for almost perfect separation of scattering and fluorescence. In this work, parameters influencing the temporal resolution of SNSPD as well as their application in spectroscopy were investigated in two main topics.

Die Bedeutung einzelner Symbole ist bei Geschäftsprozessmodellierungssprachen häufig nicht eindeutig festgelegt, wodurch Missverständnisse zwischen Domänenexperten und Modellierern gefördert werden. In dieser Arbeit wird eine auf Kontrollflussmustern basierende Methode zur Beschreibung der Kontrollflusssemantik von graphischen Geschäftsprozessmodellierungssprachen vorgestellt. Darüber hinaus werden die effiziente Anwendbarkeit und grundsätzliche Nützlichkeit der Methode aufgezeigt. The semantic of symbols is most often not clearly defined in business process modeling languages, which facilitates misunderstandings between domain experts and modelers. This piece of work presents a method based on control flow patterns to define the control flow semantics of graphical business process modeling languages. In addition, the efficient applicability and general usefulness of the method are demonstrated.

In der vorliegenden Arbeit wurde die Wärmeentstehung bei der elektrochemischen Abscheidung von Ag und Cu auf Au(111) Oberflächen gemessen, um Nebenprozesse der faradayschen Metallabscheidung zu identifizieren. Die Messung der Wärme erfolgte mittels elektrochemischer Mikrokalorimetrie. Die reversibel ausgetauschte Wärme entspricht gerade der Entropieänderung des Systems bei der Reaktion und beinhaltet die Beiträge aller ablaufenden Prozesse. This work focuses on the study of heat effects upon electrochemical induced deposition of Ag and Cu on Au(111) to identify side reactions during faradaic metal deposition. These heat effects were measured using a microcalorimeter. The reversible exchanged heat corresponds to the reaction entropy of the electrochemical system and includes also non-Faradaic side processes.

Menschen gemeinsamer Herkunft, die verstreut über verschiedene Staaten leben, sind Inbegriffe gelebter Transnationalität. Als Diasporagemeinschaften bilden sie globale Netzwerke. Interdisziplinäre Beiträge aus Wissenschaft und Kulturarbeit bündeln, fotografisch gestützt, die Inhalte zweier WIKA-Workshops anhand der Fragen: Wie können Diasporagemeinschaften als kulturelle Vermittler wirken? Welchen Schwierigkeiten sind sie ausgesetzt? Und wo liegen Potenziale/Risiken für die Außenkulturpolitik? People sharing a common origin who live across various countries are the definition of living transnationality. As diaspora communities, they form a global network. Highlighted photographically, interdisciplinary scientific and cultural contributions are concentrating the contents of two WIKA workshops based on following questions: how could diaspora communities work as mediator? What are their challenges? What are potentials and risks for the foreign cultural policy?

Um zukünftige Anforderungen an Batterien erfüllen zu können, müssen heutige Lithium-Ionen Batterien weiterentwickelt werden. Ein vielversprechender Ansatz, der die Steigerung von Energie- und Leistungsdichte verspricht, ist die Lithium-Ionen Festkörperbatterie. In dieser Arbeit wird ein Ersatzschaltbild-basiertes Modell, sowie dessen Parametrierung vorgestellt, welches die Energie-/Leistungsdichte einer Festkörperbatterie abhängig von Material, Geometrie und Mikrostruktur berechnen kann. In order to meet future battery requirements, today's lithium-ion batteries need to be improved. A promising approach that should enable to increase energy and power density is the all-solid-state battery. In this dissertation, an equivalent circuit based model is presented, as well as its parameterization, which can calculate the energy/power density of any all-solid-state battery depending on material, geometry and microstructure.

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) sind eine flexible Alternative zu starrer Fördertechnik. In dieser Arbeit werden Probleme und Lösungsansätze zur Gestaltung von FTS in Form von Entwurfsmustern aufgezeigt. Die Muster betrachten die Themen Modularität, Sicherheit, Mensch-Maschine-Interaktion, Navigation und dezentrale Steuerung. Sie dienen einerseits der Strukturierung von Lösungsansätzen und sind andererseits ein Hilfsmittel zur Entwicklung Fahrerloser Transportsysteme. Automated guided vehicles (AGVs) are a flexible alternative to rigid conveyor technology. Based on challenges of AGVs, this work presents corresponding design patterns. The patterns consider the topics modularity, safety, human-machine interaction, navigation and decentralized control. On the one hand, they serve to structure solutions and on the other hand, they facilitate the development process of automated guided vehicles.

The present work deals with the design of structure-preserving numerical methods in the field of nonlinear elastodynamics with an extension to multi-field problems. A new approach to the design of energy-momentum (EM) consistent time-stepping schemes for nonlinear elastodynamics is proposed. Moreover, we extend the formalism to multi-field problems.

In dieser Arbeit wird ein Ansatz entwickelt, um Pkw-Nutzung im zeitlichen Längsschnitt abzubilden. Der gewählte Ansatz erlaubt es, die Unterschiedlichkeit der Fahrzeugnutzung, aufgelöst auf Einzelfahrten, repräsentativ für die deutsche Flotte über ein ganzes Jahr zu modellieren. Die Relevanz einer längsschnittorientierten Betrachtung der Pkw-Nutzung wir anhand aktueller verkehrspolitischer und verkehrsplanerischer Fragestellungen aufgezeigt. This work deals with the development of a car-use model to identify the intra-car and inter-car variability of use patterns over one year for a representative German car fleet. The importance of a longitudinal perspective on car-use is illustrated by case studies on current transport policy and transport panning issues.

The Proceeding of the annual joint workshop of the Fraunhofer IOSB and the Vision and FusionLaboratory (IES) 2018 of the KIT contain technical reports of the PhD-stundents on the status of theirresearch. The discussed topics ranging from computer vision and opticalmetrology to network security and machine learning.This volume provides a comprehensive and up-to-date overview of the research program of the IESLaboratory and the Fraunhofer IOSB.

This work presents a numerical FEM framework, capable of predicting SOFC performance under technically relevant, planar stack contacting conditions. A high level of confidence in the model predictions is supplied by using exclusively experimentally determined material/kinetic parameters and by a comprehensive validation. The presented model aids SOFC stack development by pre-evaluating possible material choices and design combinations for cells/interconnectors without any experimental effort.

Das diesjährige BBB-Assistententreffen in Karlsruhe fördert und fordert den Austausch von wissenschaftlichen Mitarbeitern in den Bereichen Bauwirtschaft, Baubetrieb und Bauverfahrenstechnik. Neben Fachveröffentlichungen und -vorträgen diskutieren die Teilnehmer über aktuelle Forschungsfragen und zukünftige Forschungsvorhaben. Damit soll der Blick für den gesamten Lebenszyklus von Bauwerken geschärft und erweitert werden. This year's meeting of research assistants in the field of construction management, construction industry and construction process engineering takes place in Karlsruhe and seeks and promotes the exchange of scientific staff. During the meeting, specialist publications are presented and lectures are held. In addition, the participants discuss current research questions and future research projects to improve their understanding about the entire life cycle of buildings.

Magnetic molecules have attracted lots of interest. In this work, an ultra-stable and low noise scanning tunneling microscopy operating at 400 mK using He-3 (930 mK using He-4) has been developed. The magnetic behavior of different magnetic molecules on substrates, especially the exchange interaction between the magnetic ions, the magnetic anisotropy on the surface, the magnetic excitations as well as the Kondo effect, were studied by using STM.

Environmental investments, such as emission control measures hardly gain profit but are enforced by policy. Such investments can be expected to be delayed as much as legally feasible. Yet, if increasing expenditures for the same investment in the future are likely to occur, an advanced investment may be favorable. A cost calculation methodology for NO¿ control techniques and a real option based decision support model for investments not gaining economic profit is presented in the book.