14 Externe wissenschaftliche Einrichtungen
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Item Open Access Optisches 3D-Messverfahren für die Navigation in der roboterassistierten Minimal Invasiven Chirurgie(2005) Stallkamp, Jan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h.c. mult.)In der Minimal Invasiven Chirurgie (MIC) lassen sich bis heute viele Eingriffe mit hohen Präzisionsanforderungen nicht manuell durchführen. Zur Unterstützung des Chirurgen wird daher seit einigen Jahren der Einsatz von Robotern untersucht. Bisher ist die Programmierung und Überwachung des Roboters speziell für Operationen im Weichgewebe nicht möglich. Einer der wesentlichen Gründe hierfür ist das Fehlen geeigneter Navigationsdaten aus dem sich ständig verändernden Operationsfeld. Diese Dissertation befasst sich mit der Entwicklung eines alternativen Messverfahrens und der Untersuchung der Integrierbarkeit des Verfahrens in die Abläufe der roboterassistierten MIC. Für die Navigation werden heute vorwiegend Daten vom Computertomographen (CT) oder Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet, in die die Bahnplanungsdaten vom Chirurgen eingetragen werden. Die CT- oder MRT- Aufnahmen werden hierfür in der Regel vor Beginn des Eingriffs erstellt. Aktuelle Veränderungen der geometrischen Gewebestrukturen, z. B. durch Pulsbewegungen, Schwerkraft oder chirurgische Maßnahmen, können deshalb nicht mehr für die Bahnplanung berücksichtigt werden. Daher lassen sich heute roboterassistierte Operationen speziell in elastischen und empfindlichen Gewebe oder bei sich bewegenden Organen in der Regel nicht durchführen. In dieser Arbeit wird ein alternativer Ablauf bei der Planung und Durchführung des Robotereinsatzes entworfen, der eine kontinuierliche Erfassung der Operationsumgebung voraussetzt. Für die Datenakquisition wird ein neuartiges Messverfahren auf Basis der Laser-Triangulation entwickelt und untersucht, das eine räumliche Vermessung der Oberflächen vor der Instrumentenspitze auch unter den Störeinflüssen des Operationsfeldes ermöglicht. Das Konzept für ein Instrument mit integriertem Sensor für den Einsatz in der MIC wird als Funktionsmuster umgesetzt, um die Einflüsse der Miniaturisierung des Sensors auf das Messverfahren zu untersuchen. Schließlich wird mit dem Entwurf einer Benutzerschnittstelle gezeigt, dass nach einer Registrierung der Messdaten mit dem Videoendoskopbild ein durchgängiger Navigationsvorgang durchführbar ist.Item Open Access Methode zur Integration nicht-konventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien(2013) Böck, Jochen; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Heutige fertigungstechnische Prozessketten sind mehrstufig und umfassen Bereiche wie Ur- und Umformen, Beschichten, Vor- und Endmontage. Die Integration von Produktionsstufen ist ein Ansatz, um die gegenwärtigen Anforderungen (z.B. sinkende Losgrößen und steigende Variantenvielfalt) einer wettbewerbsfähigen Produktion zu erfüllen. Die Integration nicht-konventioneller Verfahren (z. B. Pulverbeschichtung), die im Wesentlichen aufgrund inkompatibler Prozesszeiten (Taktzeit) sowie der hohen Anforderungen an die Produktionsumgebung getrennt sind, in Produktionslinien wird lediglich vereinzelt umgesetzt. Insbesondere die Vorprägung und der Wissensstand der Planer in historisch gewachsenen Prozessketten sowie die mangelnde Kenntnis relevanter Einflussfaktoren und Wechselwirkungen an den Gestaltungselementen der Prozesskette sind Faktoren, die eine Integration hemmen. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, eine Methode zur Unterstützung der Integration nichtkonventioneller Verfahren in flexible Fertigungs- und Montagelinien bereitzustellen. Hierzu wurden Modelle zur ganzheitlichen Abbildung der Schnittstellenkriterien erarbeitet. Anschließend wurden die Modelle zu einer vierstufigen Methode integriert, die über zu erfassende, relevante Planungsparamater informiert, die Auf- und Weiterverarbeitung unterstützt sowie Zusammenhänge zur ganzheitlichen Bewertung der Integrationsmaßnahme aufzeigt. Wesentliche Teilschritte sind zum einen die Identifikation einer oder mehrerer Produktfamilien mit hohem Rationalisierungspotenzial durch Prozessstufenintegration mit Hilfe von Integrationsgraden, die auf einem aggregierten vereinfachten Kostenmodell basieren. Zum anderen die Beschreibung der Integrationsaufgabe in Form eines Integrationsanforderungsprofils sowie die mehrstufige Bewertung und Auswahl möglicher Verfahren bzw. Ressourcen mit diversen Hilfsmitteln. Die Methode wurde bei einem mittelständischen Industrieunternehmen der Möbelindustrie angewendet und auf ihre Durchführbarkeit geprüft. Es konnte am Beispiel der Integration der Pulverbeschichtung in die Montage nachgewiesen werden, dass mit dieser Arbeit ein Beitrag zur Unterstützung von Planern im Rahmen der Integration nicht-konventioneller Verfahren in Produktionslinien geleistet wurde und Einsparpotenziale realisiert werden können.