Research Focus

Mechatronische Systeme

Mechatronic Systems

Introduction

The Department of Mechatronic Systems at the IPM is involved in the design, layout/optimization and project planning of mechatronic components within the framework of projects financed by third-party funds. For this, modern methods and tools for modeling and simulation, rapid-control-prototyping and HIL are deployed. For data acquisition and processing commercially available as well as custom-designed sensors, measuring methods and software tools based on modern algorithms (Fuzzy, Neural Networks) are used for monitoring, state diagnosis and technical diagnosis or for control engineering tasks. Camera systems with image processing software complement the equipment. For processing of big amounts of data networking is inevitable (grid computing), powerful algorithms structure and reduce that flood of data. Increasingly open-source hard- and software is used in form of embedded systems for this. The experience in these areas is the basis for the successful processing of the requirements to be considered in the projects and the tasks to be mastered. 

Current projects address among others the increase of energy efficiency of turbo machines through usage of novel high-temperature magnet bearings, or plant identification using image-based systems and data acquisition.

Work areas

  • Drafting, design/optimization/functional integration and projecting of systems for automatization technology and mechatronics
  • Modeling and simulation of technical systems - ANSYS, Quickfield, FEMM, MATLAB/ Simulink
  • Rapid-Control-Prototyping, Hardware-in-the-loop (HIL) – dSpace
  • Design and construction of mechatronic components - NX, KiCad
  • Measurement and sensor technology - depelopment and application of modern algorithms and measurement methods
  • Construction and commissioning of technical systems
    • experimental tasks
    • measurement data acquisition, processing and evaluation 
  • Monitoring, state and technical diagnosis
  • Data analysis and development of algorithms
  • Control engineering, power electronics
  • Software development - C++, Java, MATLAB, SQL, R
  • Project development and management
  • Design and implementation of human-centered human-machine interfaces for industry facilities, (extended) virtual/augmented reality - Unreal IDE and runtime environment
  • Development/implementation of novel algorithms for intelligent data analysis and for the design of autonomous, self-lerning cyber-physical systems - technology development "AI at the edge"

Application fields

  • Magnet bearing technology
  • Open-sourced technology for embedded systems
  • State evaluation and individual state-related vitalisation of crops
Foto: Prof. Dr.-Ing. Frank Worlitz
head of department
Prof. Dr.-Ing.
Frank Worlitz
Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik
02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Building Z IVc, Room C1.17
Obergeschoss
+49 3583 612-4548

Vorstellung

Das Fachgebiet Mechatronische Systeme des IPM befasst sich im Rahmen von drittmittelfinanzierten Projekten mit dem Entwurf, der Auslegung/Optimierung und Projektierung mechatronischer Komponenten. Dazu kommen moderne Methoden und Werkzeuge zur Modellierung und Simulation, des Rapid-Control-Prototyping und HIL zum Einsatz. Zur Erfassung und Verarbeitung von Messdaten werden neben kommerziell verfügbaren auch eigenentwickelte Sensoren, Messverfahren und Softwaretools auf Basis moderner Algorithmen (Fuzzy, KNN) u. a. für die Überwachung/Monitoring, Zustandsdiagnose und technische Diagnose oder für regelungstechnische Aufgaben genutzt. Kamerasysteme mit Imageprocessingsoftware ergänzen das Equipment dahingehend. Zur Verarbeitung der großen anfallenden Datenmengen (Big Data) ist eine Vernetzung unumgänglich (Grid Computing), leistungsstarke Algorithmen strukturieren und reduzieren die anfallende Datenflut. Zunehmend werden dafür quelloffene Hard- und Software als eingebettete Systeme eingesetzt. Die Erfahrungen auf diesen Gebieten sind die Basis für die erfolgreiche Bearbeitung der in den Projekten zu berücksichtigenden Anforderungen und zu bewältigenden Aufgaben.

Derzeitige Arbeiten befassen sich u. a. mit der Erhöhung der Energieeffizienz von Turbomaschinen durch den Einsatz innovativer Hochtemperatur-Magnetlager, mit bildgestützten Systemen und der Datenverarbeitung zur Pflanzenidentifikation.

Arbeitsfelder

  • Entwurf, Auslegung/Optimierung/Funktionsintegration und Projektierung automatisierungstechnischer und mechatronischer Systeme
  • Modellierung und Simulation technischer Systeme – ANSYS, Quickfield, FEMM, MATLAB/ Simulink
  • Rapid-Control-Prototyping, Hardware-in-the-loop (HIL) – dSpace
  • Auslegung und Konstruktion mechatronischer Komponenten – NX, KiCad
  • Mess- und Sensortechnik – Entwicklung und Anwendung moderner Algorithmen und Messverfahren
  • Aufbau und Inbetriebnahme technischer Anlagen
    • experimentelle Arbeiten
    • Messwerterfassung, -verarbeitung, -auswertung
  • Überwachung/Monitoring, Zustandsdiagnose und technische Diagnose
  • Datenanalyse, Algorithmierung
  • Regelungstechnik, Leistungselektronik
  • Softwareentwicklung – C++, Java, MATLAB, SQL, R
  • Projektentwicklung und Projektmanagement
  • Design und Implementierung humanzentrierter Mensch-Maschine-Schnittstellen in Industrieanlagen, (Erweiterte) Virtuelle Realität (VR, AR) – Unreal IDE und Runtime Environment
  • Entwicklung/Implementierung moderner Algorithmen für intelligente Datenanalysen und zum Design autonomer, selbstlernender cyber-physischer Systeme – Technologieentwicklung „AI at the Edge“

Applikationsfelder

  • Magnetlagertechnik
  • Quelloffene Technologien für eingebettete Systeme
  • Zustandsbewertung und individuelle zustandsbezogene Vitalisierung von Kulturpflanzen
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Foto: Prof. Dr.-Ing. Frank Worlitz
Fachgebietsleiter
Prof. Dr.-Ing.
Frank Worlitz
Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik
02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Building Z IVc, Room C1.17
Obergeschoss
+49 3583 612-4548