Promotionsstelle „Implementierung und experimentelle Untersuchung KI-basierter Störungsmodelle für Nanopositioniersysteme“

PROMOTIONSUMFELD UND -THEMA

In der Forschungsgruppe „Applikation KI-basierter virtueller Sensorik zur effektiven Präzisionssteigerung von Positioniersystemen – VirtuSen“ werden wir gemeinsam daran arbeiten, die Wirkung von Störungen aus der Umgebung, wie etwa Temperatur- und Feuchteschwankungen, auf hochpräzise Positionier- und Messsysteme zu quantifizieren und deren Einflüsse auf die Positioniergenauigkeit zu reduzieren. Hierbei ist es besonders wichtig, auch die räumliche Verteilung dieser Größen zu kennen. Diese umfassend zu ermitteln, ist technisch jedoch häufig nicht realisierbar, da dafür unrealistisch viele Messpunkte benötigt würden. In der Praxis werden die Störgrößen daher nur an wenigen Stellen durch eine begrenzte Anzahl von Sensoren erfasst.

KI-Verfahren können genutzt werden, um komplexes Systemverhalten auf Basis weniger Eingangsgrößen abzubilden. Dieser Ansatz soll in VirtuSen genutzt werden, um auch auf Basis weniger Eingangswerte aus realen Sensoren eine Bewertung der räumlichen Verteilung zu ermöglichen. Ziel ist, durch zusätzliche KI-basierte virtuelle Sensoren für die Störgrößen das Verhalten des Gesamtsystems vorherzusagen, um dieses anschließend gezielt beeinflussen zu können. Diese Aufgabenstellung soll von insgesamt drei Personen gemeinsam bearbeitet werden, wobei durch die Teams aus den Themenbereichen Mechatronik und System Design eine umfassende und professionelle akademische wie fachliche Betreuung der drei Promotionen sichergestellt ist.

Das Teilprojekt und Promotionsthema „Implementierung und experimentelle Untersuchung KI-basierter Störungsmodelle für Nanopositioniersysteme“ beinhaltet:

• die Analyse von hochkomplexen mechatronischen Nanopositioniersystemen bezüglich ihrer Sensitivität von Metrologie und Aktorik auf externe Störeinflüsse
• den Entwurf und die Durchführung umfassender Experimente inkl. der zugehörigen Planung der Instrumentierung, Datenerfassung und -auswertung sowie Fehlerbetrachtung und Vertrauensabschätzung
• die Entwicklung detailliert abbildender physikalischer Modelle von realen Positioniersystemen und deren Umgebung
• die Implementierung der in der Gruppe entwickelten KI-basierten Störungsverteilungsmodelle auf realer Hardware
• die simulative und experimentelle Untersuchung der Charakteristika sowie der Performance der entwickelten Methoden und Modelle
• die wissenschaftliche Dokumentation und Publikation der Ergebnisse inkl. zugehöriger Konferenzteilnahmen

Das IMMS arbeitet als anwendungsorientiertes Forschungsinstitut an innovativen Lösungen und Produkten, transferiert neueste wissenschaftliche Ergebnisse in die Industrie und unterstützt dabei vor allem kleine und mittlere Unternehmen. Die Forschungsthemen liegen dabei in den Bereichen integrierte Sensorsysteme, intelligente vernetzte Mess- und Testsysteme sowie magnetische 6D-Direktantriebe mit nm-Präzision.

Wir suchen Menschen, die sich für die Entwicklung ultrapräziser mechatronischer Systeme begeistern. Dafür sind fundierte ingenieurwissenschaftliche Grundlagen sowie gute Kenntnisse in den dafür notwendigen Tools und Programmiersprachen wichtig. Weitere notwendige Eigenschaften für eine erfolgreiche Forschung an dem Thema sind:

• Interesse für KI-Methoden sowie deren Anwendungsmöglichkeiten
• ingenieurtechnisches Hochschulstudium (Diplom, Master) im Bereich der Mechatronik, des Maschinenbaus, der Elektrotechnik oder verwandter Gebiete mit exzellentem Abschluss
• routinierte Beherrschung entwicklungsmethodischer Herangehensweisen in der Analyse und Entwicklung komplexer technischer Systeme
• Freude und Gewissenhaftigkeit bei der wissenschaftlichen Arbeit
• Kommunikationskompetenz, Teamfähigkeit und organisatorisches Geschick
• klarer sprachlicher Stil in Wort und Schrift sowie sehr gute Englischkenntnisse
• praktische Erfahrungen in der Entwicklung und Konstruktion sowie Beherrschung von 3D-CAE-Systemen wie bspw. mit AutoDesk Inventor und ANSYS-Simulationssoftware
• praktische Erfahrungen mit gängigen Programmier- und Simulationstools wie bspw. mit Matlab, dSpace und Python
• hilfreich: praktische Erfahrungen oder nachgewiesene Kursteilnahmen zur Anwendung von KI in unterschiedlichen Variationen

• einen attraktiven Arbeitsplatz in einem modernen sehr gut ausgestatteten und industrienah agierenden Forschungsinstitut
• eine Anstellung in Vollzeit mit vollem Fokus auf das Promotionsvorhaben
• die Durchführung und Betreuung der wissenschaftlichen Arbeit am IMMS (die Prüfungsleistung wird über die Anbindung an eine deutsche Fachhochschule/Universität erbracht und unterliegt dem jeweiligen Landeshochschulgesetz)
• Arbeit direkt an der Schnittstelle zwischen Universität und Industrie
• Mitarbeit in einem flexiblen und kreativen Team und an innovativen herausfordernden Themen
• eine Vergütung, die sich an den Rahmenbedingungen des öffentlichen Dienstes der Länder orientiert sowie fachliche Qualifizierung und attraktive Weiterbildungsmöglichkeiten