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3D-Optimierungs-Framework

Das Framework entstand als Fortführung der Arbeiten zur Optimierung mit der Evolutionsstrategie an der TU-Berlin. Die dort gemachten Erfahrungen ließen elementare Verbesserungswünsche wachsen, die bei konsequenter Erfüllung zu einem eigenständigen Programmsystem führen. Gerade die Evolutionsstrategie mit ihrer Black-Box-Arbeitsweise eröffnet unzählige Anwendungsmöglichkeiten, da eine exakte Problembeschreibung nicht nötig ist. Um die Optimierung möglichst zielsicher laufen zu lassen, ist das geeignete Festlegen des Optimierungsgebietes und Suchparameter nötig. Dies erfordert Fachwissen und eine intensive 3D-basierte Systemkommunikation.

  • In Entwicklung
  • Anwendung moderner Technologien in C++ (Template-Metaprogramming, OpenCASCADE, Boost etc.), Frontend (GUI-Adapter) z.B. in Fltk oder Qt, Nutzung von OpenGL
  • Interaktive Modellierung des 3D-Optimierungsgebiets und der Constraints
  • Weitgehend automatisierte Mesh-Generierung
  • Parallele Berechnung für moderne Rechnerarchitekturen (SMP/Multi-Core, Cluster)
  • Verschiedene Rechenverfahren (FEM, FVM (CFD) usw.) bzw. Berechnungsprogramme möglich (Ansys CFX, OpenFOAM etc.)

Online-programmierbare Mess- und Steuerkomponenten

Die Motivation für dieses Projekt entstand aus der Suche nach einer simplen, flexiblen und sicheren Vernetzung von einfachen Mess- und Steuerkomponenten im LocalArea-Umfeld.

Viele bestehende und neu entwickelte Lösungen sind funkbasiert (Bluetooth, ZigBee, WLAN etc.). Damit haben sie den entscheidenden Vorteil bei mobilen Anwendungen. Jedoch gibt es zahllose Anwendungen, bei denen eine Funkverbindung lediglich bequem bzw. gar nicht erforderlich ist. Funkbasierte Lösungen mit abgesicherter Kommunikation verwenden dazu noch aufwändige Protokolle bzw. Verschlüsselungsmechanismen, so dass die Komponenten nicht mehr einfacher Natur sind. Zudem benötigen dauerhaft installierte Komponenten ohnehin wieder eine Stromversorgung.

Auf der anderen Seite sind auch viele Kabel-gebundenen Bussysteme mit ihren ausgereiften Protokollen schon recht komplex (z.B. CAN, Ethernet, PROFIBUS uvm.). Hier gibt es inzwischen eine große Menge an leistungsfähigen offenen und proprietären Protokollen.

Für Lehr- und Ausbildungszwecke ist jedoch ein verständlicher Aufbau des Systems besser, als eine supermoderne und leistungsfähige HighTec-Lösung. Zu diesem Zweck oder auch für einen besonders flexiblen Einsatz der Komponenten wäre es darüber hinaus sehr interessant, die verbauten Komponenten im Netzwerk zentral verwalten, programmieren und damit die gesamte Lösung der Mess- und Steueraufgabe flexibel gestalten zu können.

  • In Entwicklung
  • Extrem einfach anwendbare dezentrale Mess- und Steuerelemente (1-Chip-Lösung), kein Programmiergerät/Bootloader mehr erforderlich
  • ideal für Schul- und Ausbildungszwecke: Basiskomponenten können per USB/Ethernet/RS232 angeschlossen werden und öffnen in Sekunden die Welt der Embedded-Programmierung
  • aus leicht verfügbaren und äußerst kostengünstigen Grundbausteinen aufgebaut
  • Automatische Erkennung zusätzlicher RAM- und Flash-Speicher zur Erweiterung
  • Core-Logik enthält bereits Vernetzung auf RS485-Basis mit proprietärem Protokoll (Standardprotokolle auf Anfrage)
  • Vernetzung beliebig in Stern- oder Busform mit USB/RJ45-Kabeln
  • Vernetzung ist auch Versorgung, es ist keine extra Stromversorgung der Netzwerk-Komponenten mehr erforderlich, also nur 1 Kabel (Bei stationären Funk-Komponenten ist jedoch trotzdem oft eine Stromversorgung nötig!).
  • Zusätzliche Power-Einspeisung an jedem Knoten möglich
  • Zugang über Netzwerk-Master-Komponente (ist gleichzeitig Switch und Router), Anschluss an Rechner mit sicherem Betriebssystem (Zugangsrechner, fungiert quasi auch als Router zum Internet)
  • GUI zur Steuerung/Überwachung für verschiedene Host-Betriebssysteme
  • Sicherheit: kein Funkbetrieb, daher ohne Zugang nicht angreifbar! (Security by design)