Although a robot vacuum cleaner is a well-known product, development is still interesting. Better working sensors and more sophisticated algorithms and sensors are used in new cleaners. The purpose with this thesis was to learn more about different sensors, algorithms, and designs of robot vacuum cleaners, to try ideas and to find improvements to implement on the demonstrator. The initial work was to make a market investigation to find customer needs and expectations. Also making a rough design and layout for the mechanical and electrical system. The budget for the demonstrator was 1000 SEK. Using laser cut plastic sheets, 3D printed parts, and receiving motors for free, costs did not exceed budget. Literature and theses in the area of interest were studied to find answers to some of the research questions. The theses studied subjects such as driving pattern and designs to find back to charge station. Some ideas for driving patterns were implemented on a demonstrator. The development method used was iteration of finding useful information, testing components, codes and also the complete demonstrator. The components used were DC motor, stepper motors, ultrasonic sensors, Arduino mega micro controller, switches and AA batteries. The different components required different voltage and the stepper motors used driver cards. / Även om robot dammsugare är en välkänd produkt är produktutveckling fortfarande intressant. Bättre sensorer och mer sofistikerade algoritmer och sensorer används i dammsugare. Syftet med denna avhandling var att lära sig mer om olika dammsugare, algoritmer och konstruktioner av robot dammsugare, för att prova idéer och möjliga hitta förbättringar att implementera på demonstranten. Det första arbetet var att göra en marknadsundersökning för att hitta kundens behov och förväntningar. Även att göra en grov design och layout för det mekaniska och elektriska systemet. Budgeteringen för demonstranten var 1000 kr. Kostnaderna översteg inte budgeten eftersom vi använde oss av laser skurna plastplattor, 3D-printade delar och erhöll motorer utan kostnad. Sex olika avhandlingar studerades för att hitta svar på några av frågorna. Avhandlingarna studerade ämnen som körmönster och mönster för att hitta tillbaka till laddstationen. Vissa idéer för körmönster implementerades på demonstranten. Den använda utvecklingsmetoden var iteration av att hitta användbar information, testa komponenter, koder och även den fullständiga demonstranten. De komponenter som användes var likströmsmotor, stegmotorer, ultraljudssensorer, Arduino mega-mikrokontroller, strömbrytare och AA-batterier. De olika komponenterna krävde olika spänningar och stegmotorn använder ett specifikt drivkort.

The industry for autonomous vehicles is growing. According to studies nine out of ten traffic accidents are due to the human factor, if the safety can get good enough in autonomous cars they have the potential to save thousands of lives every year. But obstacle detecting autonomous robots can be used in other situations as well, for example where the terrain is inaccessible for humans because of different reasons. In this project, a self navigating obstacle detecting robot was made. The robot uses ultrasonic sensors to detect obstacles and avoid them. An algorithm of the navigation of the robot was created and implemented to the Arduino. For driving the wheels, two servo motors were used. The robot consisted of three wheels, two in the back to which the servo motors were attached and one caster wheel in the front. This made it possible to implement differential drive which enabled quick and tight turns. Tests were performed which showed that the robot could successfully navigate in a room with various obstacles placed out. The placement of the sensors worked good considering the amount of sensors that was used. Improvements in detection of obstacles could have been made if more sensors had been used. The tests also confirmed that ultrasonic sensors works good for this kind of task. / Industrin för självkörande fordon växer. Enligt studier beror nio av tio trafikolyckor på den mänskliga faktorn, om säkerheten kan bli tillräckligt bra i självkörande bilar har de potential att rädda tusentals liv varje år. Men hinderupptäckande självkörande robotar kan användas i andra situationer också, till exempel i terräng som är otillgänglig för människor av olika anledningar.  I det här projektet har en självnavigerande hinderupptäckande robot byggts. Roboten använder ultraljudssensorer för att upptäcka hinder och unvika dem. En algoritm för navigationen av roboten skapades och implementerades i Arduinon. För drivningen av hjulen användes två servomotorer. Roboten hade tre hjul, två i den bakre änden till vilka servomotorerna var fästa och ett länkhjul fram. Det möjliggjorde differentialstyrning vilket också tillät snabba och snäva svängar.  Tester genomfördes som visade att roboten kunde navigera i ett rum med olika hinder utplacerade utan större problem. Placeringen av sensorerna fungerade bra med tanke på det antal sensorer som användes. Förbättringar av hinderupptäckningen hade kunnat göras om fler sensorer hade använts. Testerna bekräftade också att ultraljudssensorer fungerar bra för denna typ av uppgift.

This thesis is about designing and implementing an affordable reversing camera sys-tem with object detection and OBD-2 integration for commercial vehicles. The aim is to improve the safety and efficiency of these vehicles by giving drivers a clear view of their surroundings behind the vehicle and alerting them to the presence of nearby obstacles. Ultrasonic sensors are used for object detection and give the driver control over the environment behind the vehicle and warn of present obstacles. The system is also integrated with the vehicle's on-board diagnostics system (OBD-2), which provides important information on speed and engine performance, among other things. This project contributes to making safety systems more accessible to com-mercial vehicles and reduces the risk of accidents and collisions. / Detta examensarbete handlar om att utforma och implementera ett prisvärt backkamerasystem objektdetektering och integration med On-Board Diagnostics 2 för kommersiella fordon. Syftet är att förbättra säkerheten och effektiviteten för dessa fordon genom att ge förarna en tydlig vy av deras omgivningar bakom fordonet och varna dem för närvaron av hinder i närheten. Ultraljudssensorer används för objekt-detektering och ger föraren en kontroll över omgivningen bakom fordonet samt var-nar för närvarande hinder. Systemet är också integrerat med fordonets omborddia-gnostiksystem (OBD-2), som ger viktig information om bland annat hastighet och motorprestanda. Detta projekt bidrar till att göra säkerhetssystem mer tillgängliga för kommersiella fordon och minskar risken för olyckor och kollisioner.

Sometimes when terrain is inaccessible to humans we use robots to help us explore it. In this project a self navigating robot was created that used ultrasonic sensors to detect obstacles in its path and avoided them. When an obstacle is encountered the robot documents said obstacle by taking photographs of it as well as registered its coordinates and created a map, as a bonus feature. Thereafter the robot continued its path based on where obstacles were absent. By using stepper motors to drive the robots traveled distance was calculated. With this information a map over the traveled path was created. Tests were conducted where the map was compared to real life as well as letting the robot roam freely. The tests showed the robots ability to evade obstacles and how well the integrated camera function performed. The placement of the sensors worked well enough considering only five were used. Although the robot would improve significantly if an increased amount of sensors were to be added. The algorithm enabled the robot to navigate and avoid all detected obstacles. It is the sensors that inhibited its navigation since they only detected obstacles directly in front of them. Since this was a mobile robot it was powered by batteries. The robot would be able to explore to a greater extent if it could recharge its batteries on its own, for example with solar panels. A GPS could be installed to keep track of the robot at all times. / Ibland är okänd terräng av olika skäl otillgänglig för människor och då kan en robot istället skickas ut för att undersöka dessa omgivningar. I detta projekt har en självnavigerande robot skapats där ultraljudssensorer användes för att registrera hinder som sedan dokumenterades. Dokumentationen gjordes genom att fotografera hinder och som en extra funktion registrerades deras koordinater och med dessa skapades en karta. Därefter valdes en ny riktning baserat på vilken väg som var fri från hinder. Stegmotorer användes för att driva roboten och genom att räkna på de antal steg dessa tog beräknades det avstånd roboten hade förflyttat sig. Med hjälp utav dessa avstånd skapades en karta över den tillryggalagda vägen. Tester utfördes där kartan jämfördes med verkligheten samt låta roboten upptäcka på fri hand. Detta visade hur väl den undvek hinder och hur väl den integrerade kamerafunktionen fungerade. Sensorernas placering fungerade bra med tanke på att endast fem användes. Däremot kan fler adderas för en mer exakt avläsning. Algoritmen fungerade väl då roboten parerade alla upptäckta hinder. Det var endast sensorerna som hämmade robotens navigering då de bara upptäckte hinder direkt framför dem. Då roboten var mobil behövdes batterier för att ge den ström. En framtida förbättring innefattar därför exempelvis att addera en solpanel som kan ladda batterierna för att göra den ytterligare självständig. Dessutom kan en GPS installeras för att kunna bevaka var roboten befinner sig i alla situationer.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:53:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mauro Sergio Silva Pinto.pdf: 649420 bytes, checksum: 2659c3409645c14d4672fc5713698782 (MD5) Previous issue date: 2006-10-27 / The time of flight method for determining the wind speed using ultrasonic transducers is presented in this work. The techniques of phase difference and threshold detection for determining the time of flight are presented. A more detailed study of the phase difference technique is carried out in order to determine the design specifications using this method with respect to the noise sensitivity, dependence of the measurement range with the medium temperature and measurement resolution. A design specification example is presented in order to illustrate the proposed procedures. / Apresenta-se neste trabalho o método do tempo de trânsito para determinação da velocidade do vento utilizando transdutores ultra-sônicos. Apresentam-se as técnicas da diferença de fase e detecção de limiar para determinação do tempo de trânsito deste método. Um estudo mais aprofundado é realizado para o método da diferença de fase de forma a determinar as especificações de projeto usando esse método, com relação à sensibilidade ao ruído, dependência da faixa de medição com temperatura do meio e resolução de medição. Um exemplo de especificação de projeto é apresentado de forma a ilustrar os procedimentos desenvolvidos.

Seit 1996 wird von Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach die Buchreihe „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ herausgegeben, in der herausragende wissenschaftliche Beiträge der Technischen Universität Dresden, insbesondere auch des Institutes für Festkörperelektronik, publiziert werden. Zu den bisher vorliegenden Bänden sind seitdem weitere Bände hinzugekommen. Das Profil des Institutes wird durch folgende Forschungsgebiete geprägt: Thermische Infrarotsensoren, Piezoresistive Sensoren auf der Basis quellfähiger Hydrogele, Ultraschalltechnik, Funktionelle Dünnschichten, Nanoptische Sensoren. Mit der Berufung von Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach auf den Lehrstuhl für Festkörperelektronik zum 01.01.1996 wurde das Spektrum der Forschungsarbeiten insbesondere um die Fachgebiete der Siliziumsensoren für unterschiedliche Meßgrößen und des Entwurfs komplexer Sensor- und Aktor-Systeme in der Mikrosystemtechnik erweitert. Das Zusammenwirken von Physik, Elektronik und Technologie der Mikroelektronik bei Forschung, Entwicklung und Fertigung sowie Applikation leistungsfähiger Sensoren ist Gegenstand von Lehre und Forschung des IFE. / Since 1996 the book series „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ edited by Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach has been published. The aim of this series is the publication of outstanding scientific contributions of TU Dresden, especially of those compiled at the Institute for Solid-State Electronics. The Solid-State Electronics Laboratory (Institut für Festkörperelektronik - IFE) is one of 12 laboratories of the Electrical and Computer Engineering Department at Technische Universität Dresden. Together with the Semiconductor Technology and Microsystems Lab and several chairs of the Circuits and Systems and the Packaging Labs, the Solid-State Electronics Laboratory is responsible for the microelectronics specialization in the Electrical Engineering program. Research and teaching field of the Institute for Solid-State Electronics are dedicated to the interaction of physics, electronics and (microelectronics) technology in: materials research, technology, and solid state sensor operational principles, application of sensors for special measurement problems, design of sensors and sensor systems including the simulation of components as well as of complex systems, development of thin films and multilayer stacks for sensor applications, application of ultrasound for nondestructive evaluation, medical diagnostics and process measurement technology.

The thesis deals with both scheme and its implementation of water-level metering apparatus. This data are send wireless into 500 m distant station. Potential ways of solution are gradually studied and final design suggested. Detailed implementation methods are described in the following section. Ultrasonic sensors are employed for level measurement and controlling element is processor ATmega162, data are transmitted by transceiver RC1280HP. Apparatus is suggested with a view to the lowest power consumption considering it will be supplied only with a accumulator. Solving of accepting station is not a part of the thesis. Functional tested sample is understated in the execution section.

Studying the preload in a screw joint has been the focus of today’s industry. The manufacturer reflects that demand by investigating different opportunities and techniques to develop this area. There are four different ways of controlling the tightening of bolts and joints to achieve the required clamp force that can hold for a specific preload. Torque control, angle control, gradient control, and ultrasonic clamp-force or elongation control. Many studies do exist about the first three mentioned techniques. However, there are a small number of studies for the ultrasonic clamp-force technique, and there is no study focusing on the usage of machine learning in that technique. This study investigates the use of machine learning to find the optimal frequency used to transmit the ultrasonic signals into the bolt for calculating the bolt elongation. Two machine learning models have been constructed, presenting two approaches: one for one-dimensional data (1D-CNN) and one for two-dimensional data (2D-CNN). The models classify the received signals (echos) with different frequencies into either accepted or non-accepted signals to get the optimal frequencies to be used later on, in the bolt elongation process. Both the 1D-CNN and 2D-CNN show an accepted performance of around 85% accuracy. The results indicate that there does exist a pattern in these ultrasonic signals that are useful for classifying them into accepted and non-accepted frequencies, so the usage of machine learning for the problem is feasible. / Att studera förspänningen i en skruvförband har varit i fokus för dagens industri. Tillverkaren speglar den efterfrågan genom att undersöka olika möjligheter och tekniker för att utveckla detta område. Det finns fyra olika sätt att kontroller åtdragningen av bultar för att uppnå den erforderliga klämkraften som kan hålla för en specifik förspänning. Vridmomentkontroll, vinkelkontroll, gradientkontroll och ultraljudskontroll av klämkraft. Det finns många studier om de tre förstnämnda teknologier. Det finns dock ett litet antal studier för ultraljudsklämkraftstekniken, och det finns ingen studie som fokuserar på användningen av maskininlärning i den tekniken. Denna studie undersöker användningen av maskininlärning för att hitta den optimala frekvensen som används för att beräkna bultens förlängning. Två maskininlärningsmodeller har konstruerats, som presenterar två metoder: en för endimensionell data (1D-CNN) och en för två-dimensionella data (2D-CNN). Modellerna klassificerar de mottagna signalerna (ekon) med olika frekvenser i antingen accepterade eller icke-accepterade signaler för att få de optimala frekvenserna att användas senare, i bultförlängningsprocessen. Både 1D-CNN och 2D-CNN visar en accepterad prestanda på cirka 85% noggrannhet. Resultaten indikerar att det finns ett mönster i dessa ultraljudssignaler som är användbara för att klassificera dem i accepterade och icke-accepterade frekvenser, så användningen av maskininlärning för problemet är genomförbar.

This work is concerned with posibility of measuring a wind flow by Von Karman vortex sheed structure. The bluff body is situated in the way of air flow propagation and consequentally vortexes will be appeared. Important part of speedmeter design is measurment chamber must allow to vortex sheed propagation. The transient and the reciever are situated vertically to propagation of flow.The Ultrasonic carrier is transmitted and modulated by freqency of vortex sheeding in measurment chamber.Demodulator uses PLL to “focusing“ detection of the ultrasonic beam. This can be indicated like lock and unlock phase loop. From known value of sheed frequency can be directly calculated speed of flow.

Seit 1996 wird von Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach die Buchreihe „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ herausgegeben, in der herausragende wissenschaftliche Beiträge der Technischen Universität Dresden, insbesondere auch des Institutes für Festkörperelektronik, publiziert werden. Zu den bisher vorliegenden Bänden sind seitdem weitere Bände hinzugekommen. Das Profil des Institutes wird durch folgende Forschungsgebiete geprägt: Thermische Infrarotsensoren, Piezoresistive Sensoren auf der Basis quellfähiger Hydrogele, Ultraschalltechnik, Funktionelle Dünnschichten, Nanoptische Sensoren. Mit der Berufung von Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach auf den Lehrstuhl für Festkörperelektronik zum 01.01.1996 wurde das Spektrum der Forschungsarbeiten insbesondere um die Fachgebiete der Siliziumsensoren für unterschiedliche Meßgrößen und des Entwurfs komplexer Sensor- und Aktor-Systeme in der Mikrosystemtechnik erweitert. Das Zusammenwirken von Physik, Elektronik und Technologie der Mikroelektronik bei Forschung, Entwicklung und Fertigung sowie Applikation leistungsfähiger Sensoren ist Gegenstand von Lehre und Forschung des IFE. / Since 1996 the book series „Dresdner Beiträge zur Sensorik“ edited by Prof. Dr.-Ing. habil. Gerald Gerlach has been published. The aim of this series is the publication of outstanding scientific contributions of TU Dresden, especially of those compiled at the Institute for Solid-State Electronics. The Solid-State Electronics Laboratory (Institut für Festkörperelektronik - IFE) is one of 12 laboratories of the Electrical and Computer Engineering Department at Technische Universität Dresden. Together with the Semiconductor Technology and Microsystems Lab and several chairs of the Circuits and Systems and the Packaging Labs, the Solid-State Electronics Laboratory is responsible for the microelectronics specialization in the Electrical Engineering program. Research and teaching field of the Institute for Solid-State Electronics are dedicated to the interaction of physics, electronics and (microelectronics) technology in: materials research, technology, and solid state sensor operational principles, application of sensors for special measurement problems, design of sensors and sensor systems including the simulation of components as well as of complex systems, development of thin films and multilayer stacks for sensor applications, application of ultrasound for nondestructive evaluation, medical diagnostics and process measurement technology.