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Proceedings of the 14th International Conference on Finite Fields and their Applications, Vancouver, June 3-7, 2019
Device Physics, Fabrication, Simulation
Entwurf digitaler Schaltungen und Systeme

Abstract

A markerless system for the registration of a bone’s pose is presented which reduces the setup time and the damage to the bone to a minimum. For the registration, a particle filter is implemented which is able to estimate a bone’s pose using depth images. In a phantom study, the pose of 3D-printed bones has been estimated at a rate of 90 Hz and with a precision of a few millimeters. The particle filter is stable under partial occlusions and only diverges when the bone is fully occluded. During a cadaver study, the preoperatively planned cutting edges have been projected as augmented reality (AR) templates onto the hip bones of five cadavers. By cutting manually along the AR templates, surgeons were able to extract ten transplants in the same time as with conventional osteotomy templates. Using the presented navigation system can save hours spent on the construction and production of conventional templates. In conclusion, this work represents one step towards a broader acceptance of robotic osteotomies.

Zusammenfassung

Im Beitrag wird gezeigt, wie sich die Ackermann’sche Formel zur Polvorgabe bei zeitkontinuierlichen Ein- und Mehrgrößenzustandsregelungen in einfacher Weise auf nicht vollständig steuerbare Regelstrecken erweitern lässt. Das vorgestellte Verfahren basiert auf einer teilsystemorientierten Zustandstransformation in Verbindung mit der Einführung zusätzlicher fiktiver Stellgrößen, über die nichtsteuerbare Streckeneigenwerte formal beeinflusst werden könnten, aber durch Nullsetzen dieser Stellgrößen nicht beeinflusst werden. Dem Reglerentwurf vorausgehende Maßnahmen zur Elimination von nicht steuerbaren Anteilen aus dem Streckenmodell sind daher nicht erforderlich. Im Vergleich zum Fall einer vollständig steuerbaren Regelstrecke erfordert die Anwendung des vorgestellten Verfahrens kaum Mehraufwand, was am Beispiel eines Eingrößen- und eines Mehrgrößensystems illustriert wird.

FREE ACCESS

Zusammenfassung

Zum Entwurf robuster, strukturbeschränkter Ausgangsrückführungen existieren bereits einige frei verfügbare oder in weitverbreiteten Programmen enthaltene Werkzeuge, die vor allem auf dem H-Ansatz zum Entwurf von Regelungen basieren, jedoch ist die Anzahl frei verfügbarer Werkzeuge überschaubar und es existieren keine freien Werkzeuge zur Polbereichsvorgabe. Aus diesem Grund wird im vorliegenden Beitrag ein Werkzeug namens gammasyn vorgestellt, mit dem über einen Multimodellansatz strukturbeschränkte Ausgangsrückführungen robust mittels Polbereichsvorgabe entworfen werden können. Die Toolbox verwendet den in [] vorgeschlagenen Straffunktionsansatz sowie beschränkte Optimierung und es werden einige Erweiterungen dieses Ansatzes sowie der Funktionsumfang der Toolbox beschrieben.