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Vertebral Pneumatization
(2011)
Blackbox Cloud Computing
(2011)
This paper outlines our current research program in the fields of ambient intelligence and context-aware computing and the tools we are building to accomplish this research program. From a discussion of our conception of mental models in the domain of ambient context-aware computer systems we derive hypotheses which we intend to test empirically. A modular framework for implementing and assessing situation awareness in humans and computers is introduced. We describe the framework’s architecture and illustrate its suitability for its intended purpose. Finally, we present an outline of our next steps towards real world application systems for our research.
Mathematik für Informatiker
(2011)
Innovationsaktivitäten von Unternehmen wie auch Literatur zum Thema Innovation stellen bisher meist auf Produktinnovationen ab. Diese sind zweifellos wichtig. Dennoch wird zunehmend auf die Bedeutung von leistungsfähigen Prozessen in Unternehmen verwiesen, da diese oft ein nachhaltigeres wettbewerbliches Differenzierungspotenzial als Produktneuerungen besitzen. Dabei stellt sich die Frage: Wie können überlegene Prozesse hervorgebracht und installiert werden? Die Beantwortung dieser Frage versuchen Konzepte der Prozessinnovation aus dem Innovationsmanagement einerseits sowie das Prozessmanagement andererseits. Der Beitrag beleuchtet, in welcher Hinsicht sich beide Konzepte unterscheiden, wo Koppelstellen bestehen und in welchen Bereichen gar eine Verschmelzung vielversprechend erscheint. -
Arc attachments on aluminium during tungsten electrode positive polarity in TIG welding of aluminium
(2011)
In modem AC power sources, both balance and current of EP (tungsten electrode positive) and EN (tungsten electrode negative) can be readily adjusted. According to conventional assumptions the surface of aluminium workpieces is cleaned during EP but the tungsten electrode is more heated due to electron work function. During EN the tungsten electrode cools down and the workpiece is melted. Therefore, optimal settings of the power source mostly aim for maximal penetration and minimal electrode wear. This paper presents a study of arc attachments in TIG welding on aluminium. Two different arc attachments to the cathodic workpiece could be attested with only one of them actually cleaning the surface. The first one is a spot mode (highly dynamic) that attaches to the edges of oxide layers and cracks them. The second one is also a spot mode, but it attaches to weld pools. It does not clean the surface but heats the base material intensively. Both arc attachment modes compete against each other. As a result, the cleaning area narrows with wider weld pools due to an increasing attachment to the weld pool during EP. The influences on the arc attachment to the aluminium cathode as well as the contradictions in present literature are discussed. Possible adjustments of the AC balance for optimized processes are proposed.
Rainbows, water droplets, and seeing—slow motion analysis of experiments in atmospheric optics
(2011)
Many physics processes underlying phenomena in atmospheric optics happen on a rather short time scale such that neither the human eye nor video cameras are able to analyze the details. We report applications of high-speed imaging of laboratory experiments in atmospheric optics with subsequent slow motion analysis. The potential to study respective transient effects is investigated in general and for a few phenomena in detail, in particular for rainbow scattering due to single oscillating droplets during free fall, and for light propagation effects through atmospheric paths with turbulences, leading, e.g., to scintillation of stars or shimmering of mirage images.
© 2011 Optical Society of America
Model simulations of laboratory-generated and natural crepuscular rays are presented. Rays are created in the laboratory with parallel light beams that pass through artificial fogs and milk–water solutions. Light scattered by 90° in a dilute mixture of whole milk first increases in intensity with distance from the source to a maximum as a result of multiple scattering by mainly small angles before decreasing exponentially due to extinction as distance continues to increase. Crepuscular rays are simulated for three cloud configurations. In case 1, the Sun at the zenith is blocked by a cloud with an overhanging anvil. The rays appear white against blue sky and are brightest when atmospheric turbidity, β≈11 . Shading by the anvil separates maximum brightness from apparent cloud edge. In case 2, a ray passes through a rectangular gap in a cloud layer. The ray is faint blue in a molecular atmosphere but turns pale yellow as β and solar zenith angle, ϕsun , increase. At ϕsun=60° it appears most striking when the cloud is optically thick, β≈5 , and the beam width Δx≈1000 m . In these cases, increasing aerosol radius, raer , to about 1000 nm brightens, narrows, and shortens rays. In case 3, the twilight Sun is shaded by a towering cloud or mountain. The shaded rays are deeper blue than the sunlit sky because the light originates higher in the atmosphere, where short waves have suffered less depletion from scattering. The long optical path taken by sunlight at twilight makes color and lighting contrasts of the rays greatest when the air is quite clean, i.e., for β−1≪1 . In all cases, the brightest rays occur when sunlight passes through an optical thickness of atmosphere, τ≈O(1) .
© 2011 Optical Society of America
Moderne Hochgeschwindigkeitskameras arbeiten digital. Ihre CMOS- oder CCD-Sensoren ermöglichen hohe Bildwiederholraten. Bei professionelleren Systemen lässt sich dabei die Integrationszeit, also die Belichtungszeit der Einzelbilder, unabhängig von der Bildwiederholrate einstellen. Für die hohe Aufnahmegeschwindigkeit sorgt ein zweistufiger Prozess. Ein sehr schneller interner Speicher nimmt die Bilddaten zuerst auf, dann schreibt eine Ausleseelektronik diese in einen externen Speicher. Neben teuren Profisystemen wächst inzwischen das Segment an preiswerten Amateurkameras mit High-Speed-Option.
Die endliche Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Störung führt zu einer verzögerten Wirkung. Dieses Phänomen nennt man in der Physik Retardierung. Am häufigsten werden retardierte elektromagnetische Felder oder Potentiale in der Elektrodynamik behandelt. Auch in der Mechanik sind solche Verzögerungseffekte bei der Schallausbreitung in Luft oder Gasen ohne weiteres wahrnehmbar, beispielsweise beim Echo. Deutlich schwieriger beobachtbar sind sie in der Mechanik nichtgasförmiger Materialien. Hochgeschwindigkeitskameras zeigen dieses Phänomen auf beeindruckende Weise.
Von Bällen und Schlägern
(2011)
Bälle sind eines der beliebtesten Spielzeuge von Kindern und Erwachsenen. Aus physikalischer Sicht haben alle Ballspiele eines gemeinsam: mehr oder minder stark deformierbare Bälle kollidieren mit Oberflächen. Die Physik vollständig elastischer Kollisionen beinhaltet zwar nur recht elementare Physik. In der Praxis sind Kollisionen jedoch praktisch nie hundertprozentig elastisch, und außerdem laufen die Prozesse so schnell ab, dass Details nur mit Hochgeschwindigkeitsaufnahmen sichtbar werden.
Gebäudethermographie mit Infrarotkameras wird immer populärer, da eine gute thermische Isolation der Häuser zunehmend gefragt ist. Ihre bunten Falschfarbenbilder sind aussagekräftig, führen aber bei fehlender Fachkenntnis zu massiven Fehlinterpretationen. Infrarotkameras erfassen nur einen Ausschnitt aus dem Infrarotspektrum strahlender Körper. Grundsätzlich muss man das Emissionsverhalten der aufgenommenen Körper und das Absorptionsverhalten der Luft zwischen diesen und der Kamera kennen. Eine richtige Bildinterpretation erfordert zudem Kenntnisse über den Standort, Abschattungen, das Wetter und die Aufheizung sonnenbeschienener Flächen in den Tagen zuvor. In der Regel sind Innenaufnahmen eher aussagekräftig. Neben der Beurteilung der Wärmeisolation eignet sich die Thermographie auch, um verborgene Strukturen wie etwa verputztes Fachwerk oder Heizungsrohre sichtbar zu machen.
Superbälle sind nicht nur für Kinder ein Riesenspaß, auch “ausgewachsene” Physiker können sich für dieses, auch Flummi genannte, Spielzeug begeistern. Sie springen deutlich höher von einer Unterlage wieder weg als andere Bälle, und bei schrägem Wurf ändern sich bei den Kollisionen mit der Unterlage Betrag und Orientierung der Eigendrehung. Die sehr eigentümliche Kinematik lässt sich mit Hochgeschwindigkeitskameras gut untersuchen.
Manch einer kennt die Show-Darbietungen, bei denen ein Sportler mit bloßen Händen oder Füßen Mauersteine oder Holzplatten zertrümmert. Schon lange sind die physikalischen Hintergründe der Bruchmechanik und Dynamik bekannt, die diese scheinbar unmöglichen Kunststücke erlauben. Dennoch steht das Verständnis der physikalischen Bewegungsgesetze häufig im Gegensatz zu unserer Alltagserwartung.
Technologies for advancing and supporting criminalistic forensic are an upcoming challenge with rising importance within the domain of multimedia security and forensic. For example the acquisition and automated analysis of latent fingerprints, using high resolution 3D scanners, appears to be a promising area of research. Within the paper we will give a detailed demarcation of biometric and forensic fingerprint analysis. We will introduce the aim of a partly automated process for forensic fingerprint acquisition, detection, and processing. Based on the idea of splitting the overall scan process into a fast, low resolution coarse scan and a high resolution detailed scan, different approaches and algorithms has to be evaluated, whether they are feasible for detecting latent fingerprints. Referring to the subject of biometrics and emerging applications, this work will show an approach of a novel Fourier-based spectral texture feature for detecting latent fingerprints in low resolution grey-scale images. Our work is based on data that is acquired using a chromatic white light sensor (CWL), which provides intensity and topographic information of the scanned surface areas. While using a very limited set of different surfaces so far, our first experiments have shown good results on flat and non structured surfaces. Using the presented feature, it is possible to detect latent fingerprints on these surfaces. Even on slightly structured surfaces, like wood imitation, the application of the spectral density feature yields promising results. However the first evaluation of the spectral density feature has also shown some serious limitations of its use on low resolution images.
The automated forensic analysis of latent fingerprints poses a new challenge. While for the pattern recognition aspects involved, the required processing steps can be related to fingerprint biometrics, the common biometric model needs to be extended to face the variety of characteristics of different surfaces and image qualities and to keep the chain of custody. Therefore, we introduce a framework for automated forensic analysis of latent fingerprints. The framework consists of a generic process model for multi-branched process graphs w.r.t. security aspects like integrity, authenticity and confidentiality. It specifies a meta-model to store all necessary data and operations in the process, while keeping the chain of custody. In addition, a concept for a technical implementation of the meta-model is given, to build a container format, which suits the needs of an automated forensic analysis in research and application.