Abschlussarbeit: Synthetische Datengenerierung und virtuelle Inbetriebnahme von Prüfsystemen

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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.