"Engineering"
| Begriff | Engineering |
| Metakey | Studiengang/Studienrichtung (institution:field_of_study) |
| Typ | Keyword |
| Vokabular | HSLU |
53 Inhalte
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Räumliche Pushoveranalysen von Stahlbetontragwandsystemen
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- Titel
- Räumliche Pushoveranalysen von Stahlbetontragwandsystemen
- Autor/in
- Datierung
- 17.01.2025
- Beschreibung
- In dieser Arbeit wird eine Möglichkeit zur skriptbasierten parametrischen Modellbildung
eines räumlichen Stabmodells mittels Python und OpenSees aufgezeigt. Zudem wird ein
Vergleich des elastischen Tragwerkverhaltens mit RFEM vorgenommen. Die Modellierung
dient zur elastischen und inelastischen Tragwerksanalyse von Massivbauten, bestehend aus
Stahlbetontragwänden und -decken. Die Modellbildung basiert auf den Vereinfachungen
des Ersatzkraftverfahrens. Es werden ebenbleibende Querschnitte vorausgesetzt. Die
Schub- und Torsionsverformungen der einzelnen Tragwände werden vernachlässigt. Es
werden einzig Rechteckquerschnitte betrachtet. Zur Bemessung der Biegebewehrungen
werden die Werkstoffgesetze aus SIA262:2013 verwendet. Für die inelastische Analyse
wird ein charakteristisches Betonwerkstoffgesetz nach Quast-Pfeiffer verwendet, das sich
abhängig von der maximalen Stahlzugspannung verändert. Der Stahl wird bilinear verfestigend
approximiert. Es wird eine numerische parabelgestütze Nullstellensuche zur
Bestimmung von Momenten-Krümmungsbeziehungen unter beliebigenWerkstoffgesetzen
aufgezeigt. Die Momenten-Krümmungsbeziehungen dienen als Eingangsgrösse für
die Biegesteifigkeitsdefinition der Tragwände in OpenSees, mittels dem die räumliche
Lastumlagerung simuliert wird. An einem Berechnungsbeispiel wird eine monotone Pushoveranalyse
als mögliche Eingangsgrösse für die Kapazitätsspektrummethode durchgeführt.
Es wird ein uniformer Lastvektor an einem fiktiven Gebäude angesetzt und das Umlagerungsverhalten
in Lastschrittdiagrammen an denWandfusspunkten dargestellt. Es
zeigt sich, dass der numerischen Genauigkeit der Momenten-Krümmungsbeziehungen im
Bereich des Betonreissens bis Stahlfliessens ein besonderes Augenmerk gegeben werden
sollte. Das Lastumlagerungsverhalten konnte mittels der Lastschrittdiagramme anschaulich
aufgezeigt werden. Die Querschnittsanalysen in Python bedürfen eines effizienteren
Lösungsverfahrens. OpenSees eignet sich zur effizienten inelastischen Tragwerksanalyse.
In this work, a possibility for script-based parametric modeling of a spatial beam model
using Python and OpenSees is shown. In addition, a comparison of the elastic structural
behavior with RFEM is carried out. The modeling is used for parametric elastic and inelastic
structural analysis of solid structures consisting of reinforced concrete load-bearing walls
and floors. The modeling is based on the simplifications of the equivalent force method.
It is assumed that the cross-sections remain flat. The shear and torsional deformations
of the individual load-bearing walls are neglected. Only rectangular cross-sections are
considered. The nonlinear material laws from SIA262:2013 are used to design the bending
reinforcements. For the inelastic analysis, a characteristic concrete material law according
to Quast-Pfeiffer is used, which changes depending on the maximum steel tensile stress.
The steel is approximated by bilinear hardening. A numerical parabola-supported zeropoint
search for the determination of moment-curvature relationships under arbitrary
material laws is shown. The moment-curvature relationships serve as input variables for
the bending stiffness definition of the load-bearing walls in OpenSees, by means of which
the spatial load redistribution is simulated. A monotonic pushover analysis is carried out
as a possible input variable for the capacity spectrum method in a calculation example. A
uniform load vector is applied to a fictitious building and the redistribution behavior is
shown in load step diagrams at the wall base points. It is shown that particular attention
should be paid to the numerical accuracy of the moment-curvature relationships in the area
of concrete cracking to steel yielding. The pushover curves could be clearly plausibilized
via the load step diagrams. The cross-section analyses in Python require a more efficient
solution method. OpenSees is suitable for efficient inelastic structural analysis.
This text was translated from the german abstract with www.deepl.com/translator (free version)
- In dieser Arbeit wird eine Möglichkeit zur skriptbasierten parametrischen Modellbildung
- Urheberrechtshinweis
- Maul Lukas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 23.07.2025
- Übergeordnete Sets
- 1
Leveraging Demand-Side Management and Deregulated Market System for Enhanced Energy Efficiency and Sustainability: Insights from aComparative Analysis
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- Titel
- Leveraging Demand-Side Management and Deregulated Market System for Enhanced Energy Efficiency and Sustainability: Insights from aComparative Analysis
- Autor/in
- Datierung
- 07.06.2024
- Beschreibung
- Abstracts fehlen
- Urheberrechtshinweis
- Andreoli Edoardo, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 30.10.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Klassierung von Bauwerken, wasserbaulichen Massnahmen und Oberflächenabfluss als Einflussfaktor an NAWA-Standorten
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- Titel
- Klassierung von Bauwerken, wasserbaulichen Massnahmen und Oberflächenabfluss als Einflussfaktor an NAWA-Standorten
- Autor/in
- Datierung
- 19.01.2024
- Beschreibung
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
hydrologischen Charakteristika an 141 NAWA-Standorten beurteilt werden.
Die Forschungseinheit Hydrologische Vorhersagen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee
und Landschaft entwickelt dafür ein Modell, das Art und Ausmass der sieben Einfluss-Indikatoren
Wasserkraft, Abwasserreinigungsanlagen, Trink-/ Brauchwasser, Landwirtschaft, Seen/ Staustrecken,
Grundwasser und Bauwerke in einem Netzdiagramm darstellt. Forschungsgegenstand dieser Arbeit ist der
Indikator Bauwerke, für den anthropogene und hydraulische Veränderungen in Bezug auf Wasserstand und
Strömungsdynamik am Standort bestimmt werden. Die weitere Untergliederung von Bauwerks-
Beeinflussungen erfolgt quer, längs, und vertikal zur Fliessrichtung analog zu den zugrunde gelegten
Geodatensätzen Ökomorphologie – Stufe F Abstürze, Bauwerke, Abschnitte und Gefährdungskarte
Oberflächenabfluss.
Die Auswertung von Detailbetrachtungen an fünf Untersuchungsstandorten mit ein- und zweidimensionalen
hydraulischen Modellen führt zur Erkenntnis, dass die Beeinflussung in oberstrom und unterstrom des
NAWA-Standorts aufzuteilen ist und der Einfluss auf Wasserstand und Strömungsdynamik mit dem Abfluss
steigt und besonders bei Hochwasser relevant wird. Die Ergebnisse aus den Detailbetrachtungen werden bei
der Gegenüberstellung von Geodaten mit den Beurteilungskriterien Einfluss auf Wasserstand und
Strömungsdynamik in einer Bewertungsmatrix berücksichtigt. Diese ist Berechnungsgrundlage für die
automatische Klassierung der Beeinflussung.
Die Abschätzung der hydrologischen Einflüsse von Oberflächenabfluss wird eine wirksame Fläche begrenzt.
Aus dieser Abgrenzung des Einzugsgebiets ausgehend vom NAWA-Standort wird das potenzielle Volumen
von Oberflächenabfluss einem kumulierten Hochwasservolumen gegenübergestellt. Als alternativer Ansatz
wird der Oberflächenabfluss auf versiegelten Flächen in der unmittelbaren Umgebung des Standorts geprüft.
Die Überlagerung der Bewertung der voneinander unabhängigen Untergruppen Oberflächenabfluss und
Bauwerke führt zu unpräzisen Mischergebnissen; daher wird eine separate Bewertung vorgenommen.
Defizite des Modells sind Datenverfügbarkeit, -genauigkeit und kantonale Unterschiede sowie
vereinfachende Annahmen. Die Anwendungsfälle des Modells sind gezielte Beobachtungen der
massgebenden Einflüsse je Standort und regionale Übertragung hydrologischen Beeinflussungen auf Basis
charakteristischer Muster von Netzdiagrammen.
As part of the National Monitoring of Surface Waters (NAWA), the influences on the hydrological
characteristics at NAWA-sites are to be assessed.
The Hydrological Forecasts research unit of the Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape
(WSL) is developing a model for this purpose that represents the type and extent of the influence indicators
hydropower, wastewater treatment plants, drinking water, agriculture, lake dams, groundwater and structures
in a network diagram. The research subject of this work is the indicator structures, for which anthropogenic
and hydraulic changes in relation to water level and flow dynamics at the site are determined. The
subdivision of the impairment into transverse longitudinal and vertical to the flow direction is analogous to
the underlying geodata sets Ecomorphology - Level F and the Map for surface runoff indication.
The evaluation of detailed observations at five locations with one- and two-dimensional hydraulic models
leads to the conclusion that the hydraulic influences can be divided into upstream and downstream and that
the influence on water level and flow dynamics increases with discharge and becomes particularly relevant
during floods.
The results are considered in an evaluation matrix in which geodata attributes are compared to the assessment
criteria of influence on water level and flow dynamics. These assessment criteria are additionally weighted by
evaluating the significance and precision of all attributes as well as the distance of the structure to the
measuring point in relation to the channel bed width. It is recommended that the opposing assessments of the
influence of accuracy on the measurement result at discharge measuring stations and the anthropogenic
influence at NAWA-sites are evaluated separately.
The assessment of the influence of surface runoff is divided into two parts: From the delineation of a 60min
catchment area, the potential volume of surface runoff is compared to the runoff volume of a 100-year flood
event. In addition, the surface runoff on sealed surfaces in the immediate vicinity of the site is examined. The
assessment of independent subgroups of surface runoff and structures being superimposed leads to imprecise
mixed results; therefore, it is recommended to conduct a separate assessment.
Shortcomings of the model are data availability, accuracy and cantonal differences in resolution as well as
simplifying assumptions in the assessment of hydraulic influences and the delineation of surface runoff.
There is potential for improvements through the inclusion of high-resolution surveys and river profile
measurements, updated geodata. The use cases of the model are targeted observations of the decisive
influences per location and regional transfer of hydrological influences based on characteristic patterns of
network diagrams.
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
- Urheberrechtshinweis
- Weiss Michael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.05.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Last-Verformungs-Verhalten nichtrostender Betonstahlstäbe
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- Titel
- Last-Verformungs-Verhalten nichtrostender Betonstahlstäbe
- Autor/in
- Datierung
- 05.02.2024
- Beschreibung
- Abstracts fehle
- Urheberrechtshinweis
- Rohrer Martina, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 15.05.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Studie zur Akzeptanz und von VR-basierter Zusammenarbeit von Teams: Einflussfaktoren zur Implementierung von immersiven virtuellen Workspaces
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- Titel
- Studie zur Akzeptanz und von VR-basierter Zusammenarbeit von Teams: Einflussfaktoren zur Implementierung von immersiven virtuellen Workspaces
- Autor/in
- Datierung
- 12.12.2023
- Beschreibung
- Zum Thema "Immersiver Virtueller Workspace" wurde eine Studie (N=243) durchgeführt, um
Einflussfaktoren auf einen Veränderungsprozess statistisch zu begründen. Die aufgestellten
Hypothesen zielten darauf ab, die Offenheit bzw. Skepsis gegenüber neuer VR-Technologie am
Arbeitsplatz sowie die Einschätzung der Befragten bezüglich Veränderungen in Faktoren, die für
produktive Teamarbeit essenziell sind, zu untersuchen.
Es wurde festgestellt (p < 0,001), dass jüngere Arbeitnehmer (< 36 Jahre) eine offenere Einstellung
zu einem immersiven virtuellen Workspace und VR-Tools im Arbeitsalltag haben als ältere
Mitarbeiter. Ebenso konnte eine höhere Affinität zu VR-Tools bei fachlichen Führungskräften (p =
0,008) und bei Personen mit Projektleitungsagenden (p < 0,001) im Vergleich zu Mitarbeitern ohne
Führungsverantwortung beobachtet werden.
Erwartete Verbesserungen durch die Implementierung eines immersiven virtuellen Workspaces sowie
eine branchenabhängige Affinität zu VT-Tools und Anwendungen konnten statistisch keine
signifikanten Unterschiede aufzeigen.
A study (N=243) was conducted on the topic of "Immersive Virtual Workspace" to statistically justify
influencing factors on a change process. The formulated hypotheses aimed to assess the openness or
skepticism towards new VR technology in the workplace, as well as the respondents' evaluation of
changes in factors essential for productive collaboration within teamwork.
It was found (p < 0.001) that younger employees (< 36 years) hold a more open attitude towards
an immersive virtual workspace and VR tools in their work routine compared to older ones. Likewise,
there was a greater affinity for VR tools among professional leaders (p = 0.008) and individuals
tasked with project management roles (p < 0.001) compared to employees without managerial
responsibilities.Expected improvements through the implementation of an immersive virtual
workspace, as well as industry-specific affinity towards VT tools and applications, did not show
statistically significant findings.
- Zum Thema "Immersiver Virtueller Workspace" wurde eine Studie (N=243) durchgeführt, um
- Urheberrechtshinweis
- Resch Michael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 07.05.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Play to Earn: A Business Model Framework for Blockchain-based Gaming
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- Titel
- Play to Earn: A Business Model Framework for Blockchain-based Gaming
- Autor/in
- Datierung
- 15.01.2024
- Beschreibung
- Diese Studie analysierte Geschäftsmodelle in der Gaming-Industrie, fokussiert auf die Auswirkungen der
Blockchain-Technologie auf Videospielpublisher und Spieler. Sie stellt sich der Herausforderung, ein
Geschäftsmodell-Framework zu entwerfen, das Tokenomics integriert, um das Engagement der Spieler zu
steigern und gleichzeitig attraktive Umsatzmöglichkeiten für Publisher zu schaffen.
Frühere Studien haben das Potenzial der Blockchain-Technologie hervorgehoben, jedoch auch
Schwierigkeiten aufgezeigt, die bei der Ausbalancierung neuer Monetarisierungsstrategien der Hersteller mit
der Wahrung der Spielintegrität bestehen.
Die Studie nutzt eine Kombination aus Literaturrecherche, Experteninterviews und Prototyping,
einschliesslich einer Fallstudie mit einer tokenisierten Version des Spiels World of Warcraft. Die
Forschungsmethodik beinhaltet die Analyse sich entwickelnder Umsatzmodelle, die Klassifizierung von
Spielgenres und die Geschäftsmodelle der Publisher. Mittels Prototyping wurden verschiedene Tiefen der
Asset-Tokenisierung und Spielerpräferenzen getestet.
Zu den Ergebnissen zählen die Entwicklung von zwei Frameworks: ein Geschäftsmodell-Framework für
Publisher und ein Tokenisierungs-Framework. Diese Frameworks bieten Strategien für die Integration der
Blockchain in Geschäftsmodelle von Videospielen.
Ein wesentlicher Erkenntnisgewinn der Studie ist die Präferenz der Spieler für den Handel mit kosmetischen
Items, was auf eine Tiefe der Tokenisierung hindeutet, die das Spielerlebnis verbessert, ohne das
Spielgleichgewicht zu beeinträchtigen. Es betont die Wichtigkeit eines spielerzentrierten Ansatzes, der Fair
Play und Fähigkeiten gegenüber finanziellen Chancen priorisiert.
This study analysed gaming business models, focusing on the integration of blockchain technology and its
impact on video game publishers and players. It addresses the challenge of designing a business model
framework that incorporates tokenomics to enhance player adoption and retention, while providing attractive
revenue opportunities for publishers.
Previous research has highlighted the potential of blockchain but also indicated challenges in balancing
monetization strategies and gameplay integrity.
The study employs a mix of literature review, expert interviews, and prototyping, with a case study involving
a tokenized version of the game World of Warcraft. The research methodology includes the analysis of
evolving revenue models, game genre classification, and the transformation of publishers’ business models.
Prototyping is used to test various levels of asset tokenization and player preferences.
Findings include the development of two frameworks: a publisher business model framework and a
tokenization framework. These frameworks provide strategies for incorporating blockchain into gaming
business models.
A significant insight is the preference among players for trading cosmetic items, indicating a tokenization
level that improves player experience without disrupting the game balance. It highlights the importance of a
player-centric approach, prioritizing fair play and skill over financial opportunities.
- Diese Studie analysierte Geschäftsmodelle in der Gaming-Industrie, fokussiert auf die Auswirkungen der
- Urheberrechtshinweis
- Grossmann Luca, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 24.04.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Kitchen handle coatings - Requirements and testing
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- Titel
- Kitchen handle coatings - Requirements and testing
- Autor/in
- Datierung
- 12.01.2024
- Beschreibung
- Küchengriffbeschichtungen sind bis zu 20 Jahre lang täglich mechanischem und chemischem
Verschleiss ausgesetzt. Langlebige Griffe in verschiedenen Formen und Farben müssen kompetitiv
angeboten werden. Lieferanten kommunizieren wenige Qualitätsmerkmale, meist ohne Toleranzen
und die Möbelindustrie Normen beziehen sich vorwiegend auf Paneele. Griffe mit geprüfter Qualität
zu finden ist eine Herausforderung. In dieser Thesis werden Griffarten, Materialien, Normen
Beschichtungen und Qualitätsmerkmale mit Literatur und Interviews untersucht und 6 Tests wurden
an gängigen Griffen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen auf, wie verbunden Qualitätsmerkmale sind.
Grosse Unterschiede in Beschichtungsdicke (12-70 μm), Farbdistanz (ΔE > 3) und Härte (26-106 HV)
wurden gemessen, welche korrelierten. Einlagiges Nasslackieren bedeckt das Substrat oft nicht
vollständig und die gemessene Härte ist eine Mischung aus Lack und Substrat, je nach Schichtdicke.
Gealterter Lack wurde härter als das Substrat und schnitt im Gitterschnitttest viel schlechter ab. Die
Tests zur chemischen Beständigkeit und Rauheit haben nicht korreliert. Die Langlebigkeit lässt sich
durch die Tests nur indirekt beurteilen, künstliches Altern sollte dafür in Betracht gezogen werden.
Kitchen handle coatings are exposed to mechanical and chemical wear, daily for up to 20 years.
Durable handles in various shapes and colours need to be offered with competitive prices. Suppliers
specify few quality characteristics, mostly without tolerances and furniture industry norms focus on
panels. Finding handles with tested coating quality and durability is challenging. In this thesis, handle
types, materials, coatings, quality characteristics, failures and norms are explored through literature
and interviews and 6 tests were performed on popular handles. The results demonstrate how
interlinked quality characteristics are. Large ranges in coating thickness (12-70 μm), colour distance
(ΔE > 3) and hardness (26-106 HV) were observed, which all correlated. Single layer wet-lacquering
does often not fully cover the substrate colour and the measured hardness is a blend of coat and
substrate hardness, depending on coat thickness. Aged coats got harder than the substrate and
performed much worse in the cross-cut test. The chemical resistance and surface roughness tests
provided no correlations. Most tests address longevity only indirectly, thus artificial ageing should be
additionally considered.
- Küchengriffbeschichtungen sind bis zu 20 Jahre lang täglich mechanischem und chemischem
- Urheberrechtshinweis
- Berchtold Jonas, Hochschule Luzern - Dpartement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 23.04.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
A critical assessment of lifecycle emission estimation methods including the impact of circularity approaches :A case study analysis of beverage cup materials.
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- Titel
- A critical assessment of lifecycle emission estimation methods including the impact of circularity approaches :A case study analysis of beverage cup materials.
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- Die Ermittlung von Lebenszyklusemissionen hat in letzter Zeit deutlich an Bedeutung gewonnen. Die Ansätze zur Durchführung dieser Ökobilanzen müssen noch verbessert werden, um die Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse zu gewährleisten. Zusätzlich haben die Ansätze und Indikatoren für die Kreislaufwirtschaft an Relevanz gewonnen. Desshalb wird der derzeitige Ansatz kritisch bewertet, inklusive einer Fallstudie über Einweg-Plastikbecher, um die Praktikabilität und die Grenzen der bestehenden Methoden zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Bandbreite der Ergebnisse vor allem auf unterschiedliche Annahmen und Systemgrenzen zurückzuführen ist. Um dieses Problem zu lösen, wurde der Bedarf an standardisierten Frameworks festgestellt. Dies führte zur Formulierung von Best Practices für künftige Bewertungen von Einwegplastikbechern und die Anwendung von Indikatoren für zirkuläre Prozesse.
The assessment of life cycle emissions has recently gained significant importance. The approaches to conducting these life cycle assessments still need improvement to ensure the reliability and comparability of the obtained results. Additionally, the circularity approaches and metrics have gained increased attention. This thesis critically evaluates the current framework, including a case study on single-use plastic cups, to examine the practicality and limitation of the existing methodologies. The key issues that drive the range within the results were found to be differing assumptions and system boundaries within the same assessment framework. To address this issue, the need for standardised frameworks has been identified. It has led to the formulation of best practices for future assessments aimed at single-use plastic cups and the application of circular metrics. By integrating stricter rules and defined approaches, the reliability and comparability of future life cycle assessment results can be improved and contribute towards a more reliable and widespread use of sustainability practices within the industry.
- Die Ermittlung von Lebenszyklusemissionen hat in letzter Zeit deutlich an Bedeutung gewonnen. Die Ansätze zur Durchführung dieser Ökobilanzen müssen noch verbessert werden, um die Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse zu gewährleisten. Zusätzlich haben die Ansätze und Indikatoren für die Kreislaufwirtschaft an Relevanz gewonnen. Desshalb wird der derzeitige Ansatz kritisch bewertet, inklusive einer Fallstudie über Einweg-Plastikbecher, um die Praktikabilität und die Grenzen der bestehenden Methoden zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Bandbreite der Ergebnisse vor allem auf unterschiedliche Annahmen und Systemgrenzen zurückzuführen ist. Um dieses Problem zu lösen, wurde der Bedarf an standardisierten Frameworks festgestellt. Dies führte zur Formulierung von Best Practices für künftige Bewertungen von Einwegplastikbechern und die Anwendung von Indikatoren für zirkuläre Prozesse.
- Urheberrechtshinweis
- Amsler Moritz, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
MCU-Link Energy Aware Debugging
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- Titel
- MCU-Link Energy Aware Debugging
- Autor/in
- Datierung
- 15.06.2023
- Beschreibung
- Der Markt hat eine Zunahme von Produkten mit Power-Profiling-Funktionalität erlebt, die es einfach
machen, den Stromverbrauch von Low-Power-Geräten zu debuggen und zu optimieren.
Diese Thesis analysierte die verfügbaren Lösungen auf dem Markt, evaluierte Features, identifizierte
unerfüllte Bedürfnisse und fehlende Funktionalitäten.
Die wichtigste Erkenntnis war, dass die meisten Profiling-Lösungen, die den Code-
Ausführungszustand mit Leistungsmessungen verknüpfen, dies mittels Single Wire Output (SWO)
tun, welches nicht auf allen Arm-Mikrocontroller-Architekturen verfügbar ist, insbesondere nicht auf
dem Cortex-M0(+), der häufig in Low-Power-Anwendungen verwendet wird.
Um diese Lücke zu schließen, wurde ein Proof of Concept entwickelt, das elementares Power-Profiling
implementiert und den Ausführungszustand des Codes mit Strommessungen verknüpft. Die Lösung
nutzt den Debug Access Port (DAP), der auf allen Cortex-M-Cores verfügbar ist und über die
standardmäßige Single Wire Debug (SWD) Verbindung zugänglich ist. Das bedeutet, dass die Lösung
mit jedem System kompatibel sein sollte, das einen Cortex-M-Kern, Debug-Funktionalität über SWD
und eine zugängliche Stromversorgung implementiert.
The market has seen a rise in products with power profiling functionality, which makes it easy to
debug and optimize power usage of low-power devices.
This thesis analyzed the available solutions on the market, evaluating their features, identifying
unmet needs and missing functionality.
The key finding was that most profiling solutions that link execution state to power measurement do
so using Single Wire Output (SWO). SWO is not available on all Arm microcontroller architectures,
particularly the Cortex-M0(+), commonly used in low power applications.
To address this gap, a proof of concept was developed implementing elementary power profiling,
linking the code's execution state to a power measurement. The solution utilizes the Debug Access
Port (DAP) available on all Cortex-M cores and is accessed over the standard Single Wire Debug
(SWD) link. This means that the solution should be compatible with any system implementing a
Cortex-M core, debug functionality through SWD, and an accessible power input.
- Der Markt hat eine Zunahme von Produkten mit Power-Profiling-Funktionalität erlebt, die es einfach
- Urheberrechtshinweis
- Allenspach Peter, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Unsupervised Speech Recognition for Swiss German
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- Titel
- Unsupervised Speech Recognition for Swiss German
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Automatische Spracherkennung (ASR) ist eine zentrale Komponente von Sprachassistenten. ASR hat
sich in mehreren Sprachen, darunter Englisch und Deutsch, bewährt. Bei Sprachen mit geringen
Ressourcen ist die Leistung jedoch nicht zufriedenstellend, da es an großen Datensätzen mangelt.
Die schlechte Leistung schränkt die Akzeptanz in Ländern wie der Schweiz ein. In dieser Arbeit
untersuchen wir die Möglichkeit, die schweizerdeutsche Spracherkennung durch Unsupervised
Learning zu verbessern.
Die Grundlage für unsere Arbeit ist wav2vec-Unsupervised. Sprachrepräsentationen werden aus
Audiodateien mithilfe eines wav2vec2-Modells erzeugt. Wir haben ein Generative Adversarial
Network (GAN) auf diesen Repräsentationen und ungepaarten phonemisierten Text trainiert. Der
Generator lernt Audio zu transkribieren und der Discriminator muss Daten aus unserem Textkorpus
und vom Generator erzeugte Daten unterscheiden. Zunächst haben wir die veröffentlichten
Ergebnisse für Deutsch reproduziert. Danach führten wir Experimente mit schweizerdeutschen Daten
durch.
Wir erzielten eine Phoneme Error Rate (PER) von 17.5% für Deutsch und konnten die veröffentlichten
Ergebnisse auf Phonemebene erfolgreich reproduzieren. Nach verschiedenen Versuchen, die
Trainingsstabilität des GANs zu optimieren, erreichte unser bester schweizerdeutscher Ansatz mit
zehn Stunden Audiodaten eine PER von 86.5%. Abschliessend listen wir einige Vorschläge auf, wie
unsere Ergebnisse in zukünftigen Arbeiten weiter verbessert werden können.
Automatic speech recognition (ASR) is a core building block for voice assistants. ASR has performed
strongly in several languages, among them English and German. However, it performs poorly on lowresource
languages due to a lack of sizable datasets. Poor performance limits acceptance in countries
such as Switzerland because of its unique variants of German. In this work, we explore the possibility
of improving Swiss German speech recognition using unsupervised learning.
The base of our work is wav2vec-Unsupervised. Speech representations are created from audio files
using a wav2vec2 model. We trained a Generative Adversarial Network on these representations and
unpaired phonemized text. The generator learns transcribing audio, and the discriminator has to
distinguish data from our text corpus and data produced by the generator. First, we reproduced the
Standard German results published. Then, we performed experiments on Swiss German data.
We report a Phoneme Error Rate (PER) of 17.5% for Standard German and successfully reproduced
the published results on a phoneme level. After various attempts to optimize the training stability of
the model, our best Swiss German approach achieved a PER of 86.5% using ten hours of audio data.
Finally, we proposed suggestions on how our results could be further improved in future works.
- Automatische Spracherkennung (ASR) ist eine zentrale Komponente von Sprachassistenten. ASR hat
- Urheberrechtshinweis
- Vogel Manuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
HW/SW-Codesign of a tightly-coupled coprocessor for LTC neural networks
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Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- HW/SW-Codesign of a tightly-coupled coprocessor for LTC neural networks
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Frühere Projekte haben gezeigt, dass Liquid Time-Constant Networks (LTC) sehr gute Performance
bei verschiedenen Aufgaben des maschinellen Lernens (ML) erzielen können. Zudem kann die
Modellarchitektur kompakter gehalten werden als bei anderen Modelltypen. Es hat sich jedoch als
schwierig erwiesen, die Echtzeitanforderungen zu erfüllen, wenn die Software auf einem
eingebetteten Softprozessor mit geringem Energieverbrauch implementiert ist.
Das Ziel dieses Projekts ist es, einen eng-gekoppelten Coprozessor zu entwickeln und zu
implementieren, um die Verarbeitung von LTC zu beschleunigen. Der Coprozessor wird als
Erweiterung einer RISC-V CPU implementiert. Der in Chisel implementierte Rocket-Chip-Generator
wird als Basis für dieses Projekt verwendet.
In einem ersten Schritt wird eine optimierte Software-Implementierung entwickelt und analysiert.
Dies zeigt, welche Berechnungen am meisten zur Gesamtverarbeitungszeit beitragen. Basierend auf
diesen Erkenntnissen werden dann die Hardware-Komponenten entworfen. Der implementierte
Coprozessor ist vollständig konfigurierbar. Dies ermöglicht verschiedene Modellgrößen und einen
variablen Grad an Paralellisierung. Das Design kann mit den Rocket-Chip Komponenten für ein MPF-
300 Field Programmable Gate Array (FPGA) mit einer Clockfrequenz von 100 MHz synthetisiert
werden.
Mit dem fertigen Coprozessor wird die Verbesserung der Verarbeitungszeit evaluiert. Dabei zeigt sich,
dass bei den beschleunigten Berechnungen bis zu 1000 mal schneller gerechnet werden können. Die
erreichbare Gesamtbeschleunigung hängt von der jeweiligen Modellarchitektur ab. Es kann jedoch
gezeigt werden, dass ein bestimmtes Modell aus einem früheren Projekt nun die
Echtzeitanforderungen erfüllen kann. Schlussendlich könnte die Beschleunigung eines größeren Teils
der Berechnungen eine deutlich höhere Gesamtbeschleunigung für einige Modelle bringen. Dafür ist
schlussendlich eine kleine Erweiterung der aktuellen Implementierung hier vorgeschlagen.
Previous projects have shown that Liquid Time-Constant Networks (LTC) can achieve very good
performance on various machine learning (ML) tasks. Additionally, the model architecture can be
kept more compact than those of other model types. Still, it has proven to be difficult to fulfill realtime
requirements if the software is implemented on a low-power embedded soft processor.
The aim of this project is to design and implement a tightly-coupled coprocessor to accelerate the
processing of LTC. The coprocessor is implemented as an extension of a RISC-V CPU. The Rocket-
Chip generator, implemented in Chisel, is used as a basis for this project.
In a first step, an optimized software implementation is developed and analyzed. This shows what
computations contribute most to the overall processing time. The hardware componentes are then
designed based on those insights. The implemented coprocessor is fully configurable to allow
different model sizes and a variable degree of paralellization. The design can be synthesized with the
Rocket-Chip components for a MPF-300 Field Programmable Gate Array (FPGA) with a clock
frequency of 100 MHz.
Finally, the improvement of the runtime is evaluated. This shows that a massive speedup of up to
1000x can be achieved for the accelerated computations. The achievable overall speedup depends on
the particular model architecture. But it can be shown that a specific model from a previous project
can now fulfill the real-time requirements. Finally, accelerating a larger portion of the computations
could again bring further runtime improvements and a significantly larger overall speedup for some
models. Thus, a small extension to the current implementation is proposed here.
- Frühere Projekte haben gezeigt, dass Liquid Time-Constant Networks (LTC) sehr gute Performance
- Urheberrechtshinweis
- Rebsamen Andreas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Elemental microanalysis of lunar analog materials with laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) and laser-induced XUV spectroscopy (LIXS) under vacuum conditions.
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Elemental microanalysis of lunar analog materials with laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) and laser-induced XUV spectroscopy (LIXS) under vacuum conditions.
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Laserinduzierte weiche Röntgenstrahl und extrem ultraviolette (XUV) Spektroskopie bietet eine alternative
Bestimmungsmethode zum laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS).
Experimente mit LIXS werden, aufgrund der kleinen Wellenlängen, im Vakuum ausgeführt. Dadurch ist
diese Methode insbesondere für die Umweltbedingungen auf dem Mond gut geeignet. Diese Arbeit
untersucht die Fähigkeiten von LIXS, mit dem Motiv, LIXS später als Ersatz oder Begleitung von LIBS in
Weltraumforschungen einzusetzen. Zunächst wird über die Vorteile und Anwendungen von LIBS, vor allem
auf dem Mars, berichtet. Gefolgt wird dies von Vergleichen zwischen XUV Emissionen, detektiert mit LIXS,
und Emissionen im ultravioletten zu sichtbaren (UV-VIS) Wellenlängen Bereich, detektiert mit LIBS. Beide
Emissionen geschehen dabei im Vakuum. Untersucht werden Mond analoge Proben, die Variationen in ihrer
Zusammensetzung aufzeigen. Das Verhalten der Emissionsspektren sowie Emissionsintensitäten werden
angeschaut. Daraufhin werden drei prominente Emissionslinien jeweils in LIBS und LIXS auserwählt und
auf ihre Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit untersucht. Denn die Wiederholgenauigkeit und
Reproduzierbarkeit sind Eigenschaften von LIBS, die zu ihren wesentlichen Nachteilen gehören. Danach
werden die Emissionslinien, falls möglich, ihren Elementen zugeteilt. Zudem wird die Wiederholgenauigkeit
und Reproduzierbarkeit für das gleiche Element mit beiden Bestimmungsmethoden untersucht. Die
Messungen mit LIXS weisen bessere Wiederholgenauigkeiten und Reproduzierbarkeiten auf als die
Messungen mit LIBS für Aluminium. Allerdings ist die elementare Zuordnung der Emissionslinien zu ihren
Elementen noch nicht praktisch wie mit LIBS, da eine Verschiebung der Wellenlängen zu erkennen ist. Dies
ist möglicherweise auf die hohen Plasmatemperaturen zurückzuführen, die zur Doppler-verschiebung
beitragen. Daher sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Plasmatemperaturen zu bestimmen.
Laser-induced soft X-ray and extreme ultraviolet (XUV) spectroscopy (LIXS) provides an alternative
detection method to Laser-induced plasma breakdown spectroscopy (LIBS). The application of LIXS
measurements is in vacuum due to small wavelengths. In this way, it is well suited for the environmental
conditions on the moon. This thesis studies the potential of LIXS, with the intention to substitute or
accompany LIBS on space explorations. Therefore, the advantages and applications of LIBS, especially on
mars, are explained, followed by comparison of the XUV emission from LIXS with the ultraviolet to visible
wavelength range (UV-VIS) emission yield by LIBS under vacuum conditions. Lunar analogue samples,
which exhibit variations in their compositions, are examined. The emission spectra and emission intensities
are investigated. Then, three prominent emission lines in each LIBS and LIXS are examined on repeatability
and reproducibility, features that demonstrate the main drawbacks of LIBS. This is followed by attribution of
emission lines to their elements, if possible. In addition, the repeatability and reproducibility is measured for
the same element by both methods. The measurements with LIXS exhibit better repeatability and
reproducibility than the measurements with LIBS for aluminum. However, the attribution of the emission
lines to their elements is still not convenient as with LIBS due to shifts in wavelengths. A possible reason
could be high plasma temperatures contributing to Doppler shifts. Therefore, further investigations are
necessary, to measure the plasma temperature.
- Laserinduzierte weiche Röntgenstrahl und extrem ultraviolette (XUV) Spektroskopie bietet eine alternative
- Urheberrechtshinweis
- Komathinathan Nivethika, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1