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Photolumineszenz (PL) aus Halbleiterstrukturen liefert Informationen bezüglich verschiedener Materialparameter wie z.B. Bandlücke, Schichtdicke sowie Temperatur. PL-Messungen werden klassischerweise erst ex situ und somit nach dem Produktionsprozess vorgenommen. Wird eine derartige PL-Messung während der Epitaxie einer Halbleiterstruktur und den damit verbundenen hohen Wachstumstemperaturen durchgeführt, erlaubt dies eine quasi-kontinuierliche In-situ-Charakterisierung der optoelektronischen Eigenschaften dieser Struktur zum frühestmöglichen Zeitpunkt, also noch in der Produktionsphase. Hierdurch wird eine In-situ-Optimierung der Prozessparameter ermöglicht, welche bei einer Ex-situ-Messung nicht gegeben ist. Die vorliegende Arbeit beschreibt zunächst theoretisch und dann anhand praktischer Messungen an industrienahen Epitaxie-Anlagen erstmals eine quasi-kontinuierliche In-situ-PL-Messung am Beispiel von wachsenden Nitrid-Halbleiterstrukturen. Über zeitaufgelöste PL-Messungen wird ein temperaturabhängiger Quenching-Mechanismus bei Gallium-Nitrid (GaN) und Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) aufgezeigt, welcher den Einsatz von gepulsten Lasern als PL-Anregungsquelle bei hohen Wachstumstemperaturen einer Epitaxie erforderlich macht. Mit In-situ-PL-Messungen können hierdurch erstmals verschiedene Parameter einer gerade wachsenden Halbleiterschicht charakterisiert werden. Neben der Bestimmung der Temperatur und der Schichtdicke einer wachsenden, auf InGaN basierten LED-Struktur wird auch die Möglichkeit demonstriert, in einem frühen Stadium des Wachstums einer LED-Struktur ihre spätere Emissionswellenlänge bei Raumtemperatur vorherzusagen, und dies mit einer Genauigkeit von ± 1,3 nm (2σ). Diese Arbeit zeigt somit neben den industriell etablierten Messtechniken, wie z.B. pyrometrische Verfahren, eine weitere Möglichkeit zur Prozessüberwachung einer Epitaxie auf.
In this review, we describe current Machine Learning approaches to hand gesture recognition with depth data from time-of-flight sensors. In particular, we summarise the achievements on a line of research at the Computational Neuroscience laboratory at the Ruhr West University of Applied Sciences. Relating our results to the work of others in this field, we confirm that Convolutional Neural Networks and Long Short-Term Memory yield most reliable results. We investigated several sensor data fusion techniques in a deep learning framework and performed user studies to evaluate our system in practice. During our course of research, we gathered and published our data in a novel benchmark dataset (REHAP), containing over a million unique three-dimensional hand posture samples.
Enabling decentral collaborative innovation processes -a web based real time collaboration platform
(2018)
The main goal of this paper is to define a collaborative innovation process as well as a supporting tool. It is motivated through the increasing competition on global markets and the resultant propagation of decentralized projects with a high demand of innovative collaboration in global contexts. It bases on a project accomplished by the author group. A detailed literature review and the action design research methodology of the project led to an enhanced process model for decentral collaborative innovation processes and a basic realization of a browser based real time tool to enable these processes.The initial evaluation in a practical distributed setting has shown that the created tool is a useful way to support collaborative innovation processes.
Quality and dimensional accuracy of hot rolled steel rods depend on several process parameters. In fact many of these crucial parameters are not be sufficiently determined yet. By improving automation and process control costs and scrap of production can be decreased. As part of the research project PIREF, one of these parameters – the roll gap – is under investigation beside other topics. Before starting rolling, the roll gap is typically set to a fixed value according to the planed dimensions of the product, but the forces during the rolling of the rod cause an enlargement of the roll gap. In which way the rolls change their position and form shall be examined in our research project. Therefore a first experimental setup has been built up to determine the change in position of the rolls under applied force. This is realized by a pot core coil as sensor using impedance analysis. The first results are presented in this work as a proof-of-principle.
System design for well-being needs an appropriate tool to help designers to determine relevant requirements that can help human well-being to flourish. Personas come as a simple yet powerful tool in the early development stage of the user interface design. Considering well-being determinants in the early design process provide benefits for both the user and the development team. Therefore, in this short paper, we performed a literature study to provide a conceptual model of well-being in personas and propose positive design interventions in personas’ creation process.
Automotive user interfaces and, in particular, automated vehicle technology pose a plenty of challenges to researchers, vehicle manufacturers, and third-party suppliers to support all diverse facets of user needs. To give an example, they emerge from the variation of different usergroups ranging from inexperienced, thrill-seeking young novice drivers to elderly drivers with all their natural limitations. To allow assessing the quality of automotive user interfaces and automated driving technology already during development and within virtual test processes, the proposed workshop is dedicated to the quest of finding objective, quantifiable quality criteria for describing future driving experiences. The workshop is intended for HCI, AutomotiveUI, and “Human Factors" researchers and practitioners as well for designers and developers. In adherence to the conference main topic “Spielend einfach interagieren “, this workshop calls in particular for contributions in the area of human factors and ergonomics (user acceptance, trust, user experience, driving fun, natural user interfaces, etc.) and artificial intelligence (predictive HMIs, adaptive systems, intuitive interaction).
Automotive user interfaces and automated vehicle technology pose numerous challenges to support all diverse facets of user needs. These range from inexperienced, thrill-seeking, young novice drivers to elderly drivers with a mostly opposite set of preferences together with their natural limitations. To allow assessing the (hedonic) quality of automotive user interfaces and automated driving technology (i. e., UX) already during development, the proposed workshop is dedicated to the quest of finding objective, quantifiable criteria to describe future driving experiences. The workshop is intended for HCI, AutomotiveUI, and “Human Factors” researchers and practitioners as well for designers and developers. In adherence to the conference main topic “Interaktion – Verbindet – Alle”, this workshop calls in particular for contributions in the areas of human factors and ergonomics (user acceptance, trust, user experience, driving fun, natural user interfaces, etc.) with focus on hedonic quality and design of user experience to enhance the safety feeling in ADS.
Kaum ein sicherheitskritisches System hat eine so große Verbreitung bei Privatpersonen gefunden wie das Automobil. Seit seiner Erfindung hat es eine rasante Weiterentwicklung erfahren, von einer rein mechanischen Maschine zu einem System, bei dem heute die meisten Innovationen auf elektronischen Komponenten basieren. Dazu zählen insbesondere Fahrerassistenzsysteme, die helfen sollen, komfortabler und sicherer am Ziel der Fahrt anzukommen. Wo einst z. B. der Tempomat einfach über die Einstellung einer festen Geschwindigkeit gesteuert wurde, sind heute bereits einzelne Systeme deutlich umfangreicher und das Zusammenspiel longitudinaler und lateraler Automatisierung führt zu einem Anstieg der Komplexität. Die sichere Bedienung des Fahrzeugs muss jedoch im Vordergrund stehen, kann ein Fehler doch schnell bis hin zu tödliche Folgen haben. In diesem Kapitel werden psychologische Grundlagen vorgestellt und auf die Herausforderungen für die Entwicklung von HMIs im Fahrzeug angewandt. Konkrete Umsetzungen von aktuellen Fahrzeugen bis hin zu Forschungsarbeiten werden betrachtet, ebenso wird auf den Entwicklungsprozess und Nutzerstudien eingegangen.
Das kEFIR‐Projekt untersucht die praktische Anwendung von thermographischen Verfahren zur Analyse der strukturellen Integrität von Windkraftrotorblättern. Das Projekt entstand in Zusammenarbeit der Hochschule Ruhr West (HRW) mit der IQbis Consulting GmbH im Rahmen eines ZIM‐Förderprojekts des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi). Hintergrund ist die zunehmende Anzahl von Windkraftanlagen (WKA) und der somit steigende Wartungsaufwand. Um einen reibungslosen Betrieb dieser Anlagen zu gewährleisten, und damit den besonderen Anforderungen an die Verfügbarkeit energieerzeugender Anlagen sicherzustellen, ist ein Bedarf an qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystemen für im Betrieb befindlicher WKA von besonderer Bedeutung. Erfahrungsgemäß ist der Zeitaufwand für diese Inspektionen mit aktuellen Mitteln sehr groß und wird üblicherweise mit mehreren Arbeitstagen kalkuliert. Die Reproduzierbarkeit der gewonnenen Daten ist bei den derzeitigen Methoden meist nicht gewährleistet. Um frühzeitig auf Instabilitäten oder Schäden in den Rotorblättern einer WKA aufmerksam zu werden, ist die Entwicklung eines schnellen und qualitativ hochwertigen Fehleranalysesystems von zentraler Bedeutung. Ein Forschungsschwerpunkt in diesem Zusammenhang ist die Entwicklung von geeigneten bildgebenden und berührungslosen Verfahren, welche bei den Inspektionen eingesetzt werden können. Beispielsweise erlaubt der Einsatz thermographischer Sensoren eine Analyse nicht nur der Rotorblattoberfläche, sondern auch ihrer inneren Struktur. Weiterhin ist aufgrund des schnell wachsenden Marktes bei unbemannten Luftfahrzeugen, wie beispielsweise positionsstabiler Quatrocoptersysteme, eine zusätzliche Möglichkeit gegeben, die Inspektion von Windenergieanlagen mit Hilfe mobiler, kompakter und fliegender Analysesysteme zu unterstützen.
Sicherheitskritische Mensch-Computer-Interaktion ist nicht nur derzeit, sondern auch zukünftig ein äußerst relevantes Thema. Hierbei kann ein Lehr- und Fachbuch, wie dieses, immer nur einen punktuellen Stand abdecken. Dennoch kann der Versuch unternommen werden, aktuelle Trends zu identifizieren und einen Ausblick in die Zukunft zu wagen. Genau das möchte dieses Kapitel erreichen: Es sollen zukünftige Entwicklungen vorausgesagt und versucht werden, diese korrekt einzuordnen. Das ist an dieser Stelle nicht nur durch den Herausgeber, sondern durch Abfrage bei zahlreichen am Lehrbuch beteiligten Autoren geschehen. Neben einem Ausblick auf Grundlagen und Methoden werden dementsprechend auch sicherheitskritische interaktive Systeme und sicherheitskritische kooperative Systeme abgedeckt.
Industry 4.0 is known as the fourth industrial revolution which refers to the integration of technologies that make the factories interoperable by seamlessly connecting machines, employees and sensors for communication. In Industry 4.0, one of the key features is the use of new technologies to recognize the current context. Thus, the employees are supported with contextual information for speeding up decision-making during various processes related to planning, production, maintenance, etc. As a contribution to this area, the work described here aims to introduce a cyber-physical system (CPS) approach to provide context-based and intelligent support to employees in heavy industries using new technologies, especially in the field of mobile devices. In this work, mobile device sensors and image processing techniques are used to recognize the context which requires specific support. In addition, new scenarios and associated processes are developed to support the employees on the basis of new, flexible, adaptive and mobile technologies.
The adoption of Open Educational Resources (OER) can support collaboration and knowledge sharing. One of the main areas of the usage OER is the internationalization, i.e., the use in a global context. However, the globally distributed co-creation of digital materials is still low. Therefore, we identify essential barriers, in particular for co-authoring of OER in global environments. We use a design science research method to introduce a barrier framework for co-authoring OER in global settings and propose a wellbeing-based system design constructed from the barrier framework for OER co-authoring tool. We describe how positive computing concepts can be used to overcome barriers, emphasizing design that promotes the author's sense of competence, relatedness, and autonomy.
Durch den technischen Fortschritt in der Spracherkennung und -verarbeitung wird Sprache als Interaktionsform auch in Fahrzeugen, z.B. zur Bedienung von Infotainmentsystem, immer populärer. Die Steuerung von teilautomatisierten Fahrzeugen über Sprache ist bisher wenig erforscht. Ziel dieser Arbeit ist es unter der grundsätzlichen Annahme der Eignung von Sprachsteuerung für teilautonome Fahrzeuge, Nutzererwartungen und spezielle Anforderungen an eine Sprachsteuerung für die grundlegenden Fahrmanöver zu identifizieren. Aus den Ergebnissen eines Expertenworkshops und einer explorativen Videostudie werden Anforderungen und Sprachkommandos abgeleitet.
Öffentliche Diskussionen zum autonomen Fahren zeigen einen hohen Anspruch, dass die Algorithmen in kritischen Fällen Entscheidungen nach ethischen Kriterien fällen. Diese für die Vielzahl von denkbaren Verkehrssituationen so zu erfassen, dass sie den Vorstellungen eines größten Teils der Bevölkerung entspricht, stellt eine große methodische Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird untersucht, in wie weit eine überlegte Entscheidung mit dem Verhalten in einem Fahrsimulator übereinstimmt. Dabei wird bei einem großen Teil der Teilnehmer:innen ein Widerspruch zwischen geäußertem beabsichtigtem Handeln und tatsächlichem Handeln offenbar.
Rolling mills are continually improved and opti-mized by implementing innovative technology to decrease costs and scrap. Despite of the progressive automation and experience, some important process parameters can still not be determined with sufficient accuracy. As part of the research project PIREF, the velocity of the hot rolled rod shall be measured by using im-pedance analysis to estimate the volumetric flow rate of the mate-rial. For a high accuracy measurement of the impedance, a pow-erful VNA is used. To minimize errors in the measurement, caused by e.g. temperature drift, a correction of the measurement fre-quency is needed. This must be achieved without recalibration of the VNA to avoid faulty behavior of the online control. To solve this problem, an approach based on a polynomial regression is presented in this work.
Relevance & Research Question: Smartphones have become an integrated part in everyday life facilitating communication, information access, entertainment and organization anytime and anywhere. However, the omnipresence of such devices can evoke psychological dependencies and the need of being always connected resulting in discomfort when the smartphone is not accessible. While few studies have found heightened anxiety during smartphone absence (e.g. Cheever, Rosen, Carrier, & Chavez, 2014), such research is scarce. Therefore, we aimed at expanding existing research asking whether the mere imagination of smartphone absence suffices to trigger anxiety and affect user’s context evaluations.
Artificial Intelligence Driven Human-Machine Collaboration Scenarios in Virtual Reality (Poster)
(2018)
Fahrer benötigen zur sicheren Steuerung ihres Fahrzeugs im Straßenverkehr eine Reihe von Anzeigen. Viele Funktionen zur Fahrerassistenz benötigen Eingaben des Fahrers. Wie auch in den vergangenen Jahren die Funktionsvielfalt gewachsen ist, sind auch Anzeige und Bedienelemente gestiegen. Im vorangegangen Kapitel wurde bereits die Begrenztheit der menschlichen Leistungsfähigkeit bei der gleichzeitigen Aufnahme und Interpretation von Informationen dargelegt. Die Herausforderung an das HMI im Fahrzeug ist durch die gewachsene Anzahl und auch Komplexität der Systeme enorm gestiegen. In diesem Kapitel sollen zu ausgewählten Funktionen die Anzeige und Bedienkonzepte vorgestellt werden, von einfachen Anzeigen bis zu Strategien für das autonom fahrende Fahrzeug. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die sicherheitsrelevanten Aspekte gelegt.
A self-driving car that operates on the SAE automation level 3 or 4 can navigate through different traffic conditions without human input. If such a system is on its operating limits, it will emit a takeover request before shutting down. This request will likely generate a physical response of the driver. Our goal is to shed light on the stress perception of drivers in various scenarios. To this end, we have carried out a feasibility study for preparation. Two subjects drove an autonomous vehicle and during the ride ECG signals were recorded, and afterwards evaluated. Unfortunately, the stress reaction to takeover requests could not be investigated, due to the poor function of the autonomous driving mode from the vehicle, however the reaction to autopilot misconduct without warning to the driver could be investigated instead.