Entwurf und prototypische Realisierung einer künstlichen Intelligenz zur Steuerung einer Papierschneidemaschine

Prototyping beschreibt im Vergleich zur Gesamtlaufzeit eines Softwareprojekts die rasche und undetaillierte Erstellung evolutionärer Beispielsysteme. Die mit dieser Arbeit entstandene Software ist als Prototyp zu verstehen. Sie dient der Untersuchung an Teilproblemen, ob und in wieweit ein NN für die Steuerung einer PSM prinzipiell eingesetzt werden kann. Die Anzahl der Nutzen bezüglich der Verarbeitung innerhalb des NN ist auf maximal 5 in horizontaler und ebenso 5 in vertikaler Anordnung beschränkt. Es wird davon ausgegangen, dass sich dieser Verschnitt sowohl zwischen den einzelnen Nutzen, als auch an den Außenrändern befindet. Die Einschränkungen der Nutzenanzahl gelten schlussendlich für die Nutzung des Prototyps, sind jedoch auf den Programmteil des NN beschränkt. Dies beruht auf der starren Größe des NN, welches eine feste Anzahl an Neuronen in den einzelnen Schichten aufweist. Die Größe des NN wurde für die Untersuchungen im Rahmen des Prototyps aus Gründen der Überschaubarkeit beschränkt. Der Visualisierungs- und Berechnungsteil des Prototyps ist hingegen allgemein gehalten. Das Lernen des NN wird im Rahmen des Prototypings auf den SNNS ausgegliedert. Diese Maßnahme schränkt nicht die Funktionsfähigkeit des Prototyps ein. Zukünftig ist das Lernen in die Software zu integrieren. [...]

Das Wurzelelement bildet die DrupaKI. Ihr angegliedert sind die DrupaKI.Core, DrupaKI.GUI und DrupaKI.NN, welche im Folgenden kurz erläutert werden. DrupaKI.Core In der DrupaKI.Core sind die Methoden der Berechnungen außerhalb des NN enthalten. Dort werden unter anderem die Part- und CutBlock-Objekte gefüllt, absolute in relative Koordinaten umgewandelt, die Neuberechnungen nach einem Schnitt getätigt und Schnittlinien deklariert. DrupaKI.Core.Model DrupaKI.Core.Model Core. In diesem der DrupaKI.Core untergeordneten Namensraum sind Part und CutBlock Objekttypen enthalten. DrupaKI.GUI Die DrupaKI.GUI enthält alle Methoden der Visualisierung, zum Beispiel das Füllen des Baumes mit Schnitten und die Aktualisierung der Grafik des Schnittguts DrupaKI.NN In diesem Namensraum befinden sich alle Methoden für den Umgang mit dem NN. Hier werden die Berechnungen für die Weiterleitung von Erregungen der Neuronen ausgeführt, wie die logistische Funktion zur Ermittlung des Aktivierungszustandes des Neurons oder das Aufaddieren der Eingangssignale eines Neurons. [...]

Bei der Visualisierung des Schnittguts wurde die natürliche Umwelt, also der Schneidtisch, zum Vorbild genommen. Um die einzelnen Elemente von einander unterscheiden zu können, sind sie unterschiedlich gefärbt. Die Nutzen sind rot, da sie das wichtigste Element der Software sind und dem Benutzer durch die Signalwirkung der Farbe sofort aufzufallen haben. Der Teil des Schnittguts, der nicht zu den Nutzen gehört, also Verschnitt ist, wird weiß dargestellt, da es sich in der Realität auch um einfaches, weißes und unbedrucktes Papier handelt. Freiliegende Flächen, auf denen sich kein Papier mehr befindet, sind durch das Grau der metallischen Oberfläche eines Schneidtisches nachempfunden. Die möglichen Schnittlinien sind schwarz und durchgängig, wobei die gerade ausgewählte Linie gestrichelt und breiter dargestellt wird. [...]