http://www.tu-ilmenau.de

Logo TU Ilmenau


Ihre Position

INHALTE

Multimodale / Multispektrale Bildverarbeitung

Thematische Schwerpunkte

  • Multispektrale 3D-Bildaufnahmesysteme (VIS, NIR)
  • Multimodale 2D-/3D-Bilddatenerfassung und Bilddatenverarbeitung (VIS, NIR, FIR)
  • Spektrale Mehrkanalbilderfassung
  • Spektralbildverarbeitung
  • Optische Mikrosystemtechnik für die hyperspektrale Sensorik
  • Miniaturisierte Spektralsensortechnik
  • Anwendung in Bereichen der Medizin (Vitalparameterbestimmung, Krebsfrüherkennung)
  • Mensch-Maschine-Interaktion, Objekterkennung, Sortierung

Laufende Projekte

ISOS: Integrierte Spektraloptische Sensorik

Das BMWi unterstützt mit dem Programm EXIST-Forschungstransfer technologieorientierte Existenzgründungen aus der Wissenschaft. Das EXIST-Projekt "ISOS - Integrierte Spektraloptische Sensorik" zielt auf die Erbingung der technischen Machbarkeit für miniaturisierte und hochintegrierte Spektralsensorik ab. Die meisten Spektrometer sind als Laborgeräte entwickelt worden und auch dementsprechend ausgelegt. Sie sind groß, empfindlich und teuer. Zunehmend konzentriert sich der Einsatz von spektraler Messtechnik auch auf Applikationen außerhalb von Laboren.

Die Integration in Maschinen und handgehaltene Anwendungen nehmen stark zu, entsprechend steigt der Bedarf für kleine, robuste und kostengünstige Spektralsensoren.

Um für derartige Applikationen die notwendigen Anforderungen erfüllen zu können, entwickelt das Forscherteam am Fachgebiet Qualitätssicherung und industrielle Bildverarbeitung einen neuartigen Ansatz um Spektralsensoren "feldtauglich" zu machen. Die Einsatzzwecke für die neuen Sensoren sind vielfältig und in vielen Bereichen des Lebens und Arbeitens denkbar.

Neben den typischen Anwendungen in der industriellen Messtechnik, Life-Science, Pharma, Lebensmittelkontrolle und Farbmesstechnik gibt es eine Vielzahl neuer Anwendungsfelder die erschlossen werden wollen und sollen. Das vierköpfige Team um Dr. Martin Correns wird voraussichtlich 2018 eine eigenständige Gesellschaft gründen.

KOMBISPEC: Kombination polymerbasierter Mikrospektrometer mit mikrofluidischen Einwegkomponenten zur schnellen Vor-Ort-Analytik in der Lebensmittelproduktion - Teilvorhaben: Integrierte Mehrkanal-Spektralsensorik

Für die Auswertung von verschiedenen Fluoreszenzreaktionen in der Probe wird optisch arbeitende Analysetechnik eingesetzt. Hierfür sind Spektrometer das Mittel der Wahl. Ein Spektrometer als Kern der Sensorik bietet die Möglichkeit mehrere Farbstoffe in einer Probe zu trennen und auch Fluoreszenz unerwünschter Nebeneffekte zu erkennen. Die Technische Universität Ilmenau übernimmt die Aufgabe der Erforschung eines miniaturisierten Spektralsensors mit Auswertealgorithmen. Es soll ein Messkopf entstehen, der in der Lage ist, überlagerte, durch verschiedene Farbstoffwechselwirkungen sichtbare, chemische Reaktionen quantitativ zu charakterisieren, die gleichzeitig in einer gemeinsamen Kavität ablaufen. Als Herzstück dieses Messkopfes soll eine neue, auf Präzision optimierte, Generation der Spektrometeroptik entwickelt werden, welche kostengünstig herzustellen ist und dabei den Vorteil der Mehrstrahligkeit für Online-Referenzierung anbietet.

Beispielhafte Darstellung eines Mikrospektralsensors 
Quelle: microfluidicChipShop GmbH

Das Forschungsprojekt ist gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 13N13761

MultiSWIR: Multispektrale ortsaufgelöste Objekterfassung im SWIR-Spektralbereich

Im Vorhaben MultiSWIR sollen zwei neuartige Konzepte zur ortsaufgelösten multispektralen Objekterfassung im SWIR-Bereich grundlegend erforscht werden. Diese sollen zum einen auf eine hohe spektrale und zum anderen auf eine hohe räumliche Auflösung optimiert werden. Ziel ist der Nachweis der prinzipiellen Systemfähigkeit der neuartigen Sensorkonzepte. Die grundsätzliche Eignung der Technologiekette zur Herstellung und Integration der funktionsbestimmenden mikrostrukturierten Elemente wird demonstriert. Dazu sind moderne Methoden der optischen Lithografie mit neuen Trockenätzprozessen und einer anschließenden UV-Replikation zu kombinieren. Die Systemfähigkeit soll durch eine Analyse der gewonnenen multispektralen Signale über Bildverarbeitungs- und Machine-Learning-Algorithmen an ausgewählten Beispielapplikationen nachgewiesen werden.

Dabei sollen die Kompetenzen der Projektpartner Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Fraunhofer-Institut Angewandte Optik Feinmechanik Jena und TU Ilmenau gebündelt werden, um eine effektive Datengewinnung zu realisieren. Die entwickelten Konzepte sollen die multispektrale Informationsgewinnung vereinfachen um somit das verbesserte Lösen von Erkennungs- und Klassifikationsaufgaben zu ermöglichen. Das Vorwissen der TU Ilmenau dient dem Proof-of-concept. Die durch die entwickelten Konzepte erstellten Daten sollen für verschiedene Klassifikationsaufgaben analysiert werden und für die Lösung ausgewählter Applikationen Anwendung finden.

Partner: IOF Jena, EAH Jena, TU Ilmenau

Bewilligungszeitraum: 01.01.2020 bis 30.06.2022

Gefördert durch die Thüringer Aufbaubank

Vorhabens-Nr. 209 FGR 0077

SONARO: Smarte Objektübernahme und –übergabe für die nutzerzentrierte mobile Assistenzrobotik

Die Entwicklung von Anwendungen für Industrie 4.0 aber auch „Smart Health“ ist geprägt von einem zunehmenden Einsatz intelligenter interaktiver Systeme für die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI). So werden im Bereich “Smart Health” Assistenzroboter das Pflegepersonal bei typischen Pflegetä- tigkeiten unterstützen und als Assistenten mit Zureich- oder Übernahmefunktion fungieren. Ähnliche, auf intelligente Handlangertätigkeiten basierende Assistenzfunktionen werden auch in anderen Tä- tigkeitsbereichen, wie der industriellen Fertigung (z.B. Montage) oder im Handwerksbereich Einzug halten, wenn es gelingt, die Assistenzroboter so zu gestalten, dass Nutzer und Roboter der aktuellen Situation entsprechend kooperativ und hoch effizient Hand in Hand zusammenarbeiten können. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen der beantragten Forschergruppe für die Mensch-Robo- ter-Kollaboration (MRK) neuartige Lösungen zur smarten Objektübergabe und -übernahme erforscht werden, die für die Weiterentwicklung der interaktiven Assistenzrobotik essentiell sind und deutlich über den gegenwärtigen Stand der Technik hinausgehen. Sie sollen es erlauben, dass Assistenzro- boter bei ihrer Interaktion mit dem Menschen situativ ihre Handlungen (Bewegungspfade, Bewe- gungsmuster, Interaktionsgeschwindigkeit, Greifpositionen) an den Menschen und dessen aktuelle Tätigkeiten anpassen und damit sozial akzeptabel werden. Im Rahmen des angestrebten smarten Übernahme/Übergabeszenarios bedeutet dies, dass der Assistenzroboter bei einer Objektüber- nahme die Haltepose und Greifposition der Hand des Übergebenden am Objekt erkennen und da- raufhin das Objekt auf eine alternative Art und Weise sicher greifen und übernehmen kann, ohne da- bei den Menschen zu gefährden (z.B. Berühren der Hand des Menschen). Im weiteren Verlauf ist das übernommene Objekt dann sicher zu einem weiteren Akteur zu transportieren und gefährdungs- frei an diesen zu übergeben. Die hierfür erforderlichen dynamischen Prozesse erfordern eine kon- taktlose Überwachung und Analyse des gemeinsamen Interaktionsraumes und der aktuellen Aktivi- tät des Interaktionspartners. So bedarf es neben der Bewertung von Abständen, Bewegungen und Strukturen (Mensch, Roboter, Übergabeobjekt, Handposition) im Interaktionsraum bzw. am Objekt eine daraus resultierende Bewegungsplanung sowie die Echtzeit-Reaktion des Gesamtsystems mit hoher räumlich-zeitlicher Auflösung bei geringer Latenz. Für die Mensch-Roboter-Kollaborationen ist zudem die Einhaltung der DIN EN ISO 10218 und ISO/TS 15066 zu gewährleisten.

Gefördert durch die Thüringer Aufbaubank - Vorhabens-Nr. 2018 FGR 0079

PolMat: Optisches Prüfverfahren für die optische Wasserdetektion auf stark lichtabsorbierenden Materialien

Für die Detektion von optisch aktiven Materialien ist bei der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie polarisierende Effekte zu beobachtbar. Durch die moderne Halbleitertechnik durchdringen spezielle Polarisationkameras den Markt und können so für industrielle Prüfprozesse an Grenzflächen genutzt werden. Ziel des Projektes PolMat ist es, diesen Effekte inhaltlich für industrielle Prüfungen wie beispielsweise die Detektion von Wasser auf Oberflächen zu realisieren. Entscheidende Fragen sind hierbei  der experimentelle Aufbau und die spezifische Anordnung zwischen Prüfling Beleuchtung und Kamerasystem. Einer der wichtigsten Zielparameter dieses Projektes ist es die Detektionssicherheit zu maximieren und gleichzeitig möglichst kleine wasserrückstände zu erkennen.

Das Forschungsprojekt ist gefördert vom BMWi. Förderkennzeichen: ZF4075147SO9

Programm: "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)"

Projektträger: AiF Projekt GmbH