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A. Gläser:
"Ein modulares System zur Automatisierung hochgenauer Positionierungs- und Führungsaufgaben im Bauwesen";
Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): W. Möhlenbrink, H. Kahmen; Institut für Anwendungen der Geodäsie im Bauwesen, Universität Stuttgart, 2007; Rigorosum: 16.02.2007.

Eine weitere Automatisierung von Bauprozessen verlangt häufig, Positionierungs- und Führungsvorgänge automatisch ablaufen zu lassen. Dies ist vielfach der Fall, wenn die zunächst in Computermodellen in Form von Koordinaten entwickelte Geometrie eines Objektes in die Realität umgesetzt werden soll. Typische Beispiele sind Projekte im Tiefbau, Verkehrsbau und konstruktiven Ingenieurbau. Als sehr erfolgreich hat es sich in der Vergangenheit erwiesen, für diese Aufgaben in der Geodäsie verwendete Sensoren einzusetzen, wie z. B. Tachymeter oder Satellitenpositionierungssysteme. Diese Sensoren müssen dann in den Bauprozess integriert werden, was allerdings bei hohen Genauigkeitsanforderungen (Standardabweichung &#963; < 1 cm) noch erheblichen Entwicklungsbedarf hat.

Während sich mit Tachymetern bei der Positionierung von bewegten Objekten Genauigkeiten von wenigen mm erzielen lassen, benötigt man jedoch eine relativ große Zeitspanne von der Entstehung der Informationen (hier Positionen) bis zu ihrer Verarbeitung in einem Prozess. Diese auch als Totzeit bezeichnete Zeitspanne kann sich bei Führungsaufgaben sehr ungünstig auf die Genauigkeit auswirken. Trotz der hohen Messgenauigkeit war es bisher nicht möglich, Führungsaufgaben mit Genauigkeitsanforderungen &#963; < 1 cm bei Geschwindigkeiten des geführten Objekts von mehreren Dezimetern pro Sekunde zu realisieren. Satellitenpositionierungssysteme haben dagegen eine geringere Totzeit, weisen aber eine geringere Positionierungsgenauigkeit auf und fallen daher aus.

Unterschiedliche Bauprozesse stellen unterschiedliche Anforderungen an Positionierungs- und Führungssysteme im Baustellenumfeld. Bisher gibt es kein Führungssystem, welches ein breites Anforderungsfeld befriedigt.



Es stellen sich daher im Bereich der Führungssysteme zwei Forschungs- und Entwicklungsaufgaben:

1. Steigerung der Genauigkeit bis in den mm-Bereich.
2. Aufbau eines modularen Systems, welches flexibel vielfältigen Anforderungen verschiedener Bauprozesse genügen kann.

Mit beiden Aufgabenbereichen setzt sich der Kandidat wissenschaftlich methodisch auseinander.

Es wird ein mehrstufiges Regelkreissystem entwickelt mit dem das Tachymeter sich optimal in den Bauprozess integrieren lösst. Ein modulares System wird erfolgreich auf der Basis der "Quality Function Deployment"-Analyse (QFD-Analyse) entwickelt.

Ergebnis ist schließlich, dass der Modell-Lastkraftwagen mit dem erweiterten Regler der Soll-Trajektorie selbst bei Geschwindigkeiten von 20 cm/s mit Genauigkeiten von wenigen mm folgen kann.