2019

Mit der Ausnutzung von neuartigen Rechnerarchitekturen die parallele und sequentielle Abarbeitung ermöglichen, sollen neue Höchstleistungen in der Mehrkanalbildverarbeitung erreicht werden. Diese sollen mit Hilfe eines Konzeptes für

• neuartige Smart Parallel Spectral Imager - SPSI
• neuartige 3D Real Time Passive Imager - 3D RTPI und
• neuartige Automated Sensor Evaluation Stands - ASES

erforscht und demonstriert werden. Durch innovative Prozessschnittstellen sollen diese Konzepte neue Anwendungsbereiche insbesondere in der Automation im Maschinen- und Anlagenbau erschließen. Darüber hinaus zielen die neuen Forschungsinhalte auf die Bereiche Automotive und Mobilität, Medizintechnik, Life Sciences, Sicherheitstechnik und industrielle Qualitätssicherung ab. Im Projekt Qualimess Next Generation sollen wissenschaftliche Grundlagen als auch anwendungswissenschaftliche Grundlagen auf den Gebieten:

• Embedded Bildverarbeitung
• Embedded Bildaufnahmesysteme
• 3D- Bildverarbeitung
• Spektralbildverarbeitung
• Bildverarbeitungsschnittstellen für die Echtzeit-Peripheriekommunikation

Das lnnoProfile-Transfer Nachwuchsgruppen Projekt wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 031PT709X

Das Forschungsprojekt ist Bestandteil des Verbundvorhabens „Echtzeitfähige 3D-Datenverarbeitung auf kaskadierten analog-digital cSoC Architekturen“, gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 03ZZ0427G

Die Technische Universität arbeitet intensiv bilateral mit den Partnern IIS EAS Dresden, livingsolids GmbH und der Mahr GmbH zusammen. Hierbei wird angestrebt, die neue Sensortechnologie, die das IIS gemeinsam mit dem Partner X-Fab designt und umsetzt, in eine neue Generation von Weißlichtinterferometern zu integrieren. Die Schwerpunkte liegen dabei in der Ansteuerung des neuen Sensors, den Einzug von Bilddaten, der Vorverarbeitung der Bilddaten mit hybriden Schaltungsstrukturen sowie der Abstimmung und Integration des entstehenden Teildemonstrators in einen gemeinsamen WLI Gesamtdemonstrator.

DIADEM ist eine Forschergruppe im Rahmen der Thüringer Aufbaubank Förderung der Forschungs- und Entwicklungsintensität in Thüringer Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Das Projekt ist ein ESF-gefördertes Vorhaben. Projekt-Nr.: 2016 FGR 0044

Das Ziel der Forschergruppe ist die Erforschung grundlegender Algorithmen, Methoden und Technologiekonzepte und deren Verbindung zu einer geschlossenen, modularen Prozesskette mit kontinuierlicher, latenzarmer 3D-Bildaufnahme und -verarbeitung (≤ 20 ms) in heterogenen 3D-Sensornetzwerken. Der konzeptionelle Fokus liegt dabei auf Systemen mit vielen (n >> 3) 3D-Sensoren in einem rekonfigurierbaren Netzwerk, deren Messdaten gleichzeitig zu einem Gesamtdatensatz fusioniert werden müssen. Dies ist insbesondere Voraussetzung für Anwendungsszenarien mit großräumigen Bewegungsfeldern (Messvolumen), die kontinuierlich und zeitkritisch erfasst werden müssen. Hierbei fallen sehr große Datenmengen an, die auch in Zukunft nicht einfach durch schnellere Rechentechnik zu bewältigen sein werden. Der Anspruch der Forschergruppe ist es daher, grundlegende Methoden und Konzepte zu entwickeln, die zukunftsweisend und auch auf neue technologische Entwicklungen übertragbar sind.

Mensch-Maschine-Interaktion muss sich an den Prämissen Ergonomie, Intuition, Irritationsfreiheit und (hohe) Reaktionsfähigkeit orientieren. 

Ziel des Verbundvorhabens „FASTER – Modulare Sensoren für natürliche Mensch-Maschine-Interaktion und kontinuierliche Prozesse“ ist es, die Latenzen im Sensorsystem extrem zu minimieren, um so eine kontinuierliche, aus Sicht des Menschen verzögerungsfreie Mensch-Maschine-Interaktion zu ermöglichen. Die hierbei verfolgte Idee ist die umfassende Integration aller Komponenten in einem modularen Sensorkonzept. 

Das Vorhaben soll der Allianz 3Dsensation eine konfigurierbare Sensorplattform zur Verfügung stellen, mit der Latenzen von 10 ms bis 20 ms erreichbar sind. Der innovative Lösungsansatz hierfür ist es, eine konfigurierbare Architektur auf Basis einer gemeinsamen, abstrakten Beschreibung unterschiedlicher 3D-Messverfahren zu schaffen. Diese Algorithmenschicht soll mit dedizierten Hardware-Assists so unterstützt werden, dass die Verarbeitungszeiten um Größenordnungen sinken. So wird ein hoher Datendurchsatz bei geringer Latenz für die Messzeit gewährleistet. Durch hardwaregestützte Vorverarbeitungsmodule soll eine intelligente, universell einsetzbare Datenreduktion erreicht werden.

Das Verbundvorhaben im Rahmen "Zwanzig20 - Allianz 3Dsensation“ wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 03ZZ0442E

Die Antragsteller wollen im geplanten Projekt durch die Entwicklung einer universell nutzbaren Lichtfeldkamera-basierten Sensorplattform (Hard- und Software) Echtzeitfähigkeit für die 3D-Objekterkennung und -vermessung auf einem eingebetteten System erreichen. Die geplante Sensorplattform soll anhand zweier konkreter Anwendungen entwickelt werden: ein AAL-System zur Unterstützung von pflegebedürftigen Menschen und deren Schutz durch Erkennung von Notfallsituationen sowie ein mobiles System zur Straßenzustandserfassung.

Forschungsschwerpunkte:

• Nutzung von Lichtfeldkameratechnik zur Generierung von 3D-Informationen für Objekt-, Gesten- und Personenerkennung sowie Objektvermessung
• Realisierung der Lichtfeld-Plattform als eingebettete Single-Device-Lösung durch Kombination von FPGA (Field Programmable Gate Array) und DSP (Digital Signal Processor)
• Umsetzung von Lichtfeldanwendungen mit Echtzeitanforderungen durch Lichtfeld - Processing auf dem FPGA
• Entwicklung einer universellen Plattform für die schnelle und unkomplizierte Realisierung von anwendungsspezifischen Lichtfeldapplikationen
• Zukunftssicherheit durch IoT-Kompatibilität: die generierten anwendungsspezifischen Objektinformationen und -merkmale werden durch Metadaten angereichert und mittels geeigneter IoT-Schnittstellen für IoT-fähige Systemumgebungen bereitgestellt.

Das „KMU-innovativ“-Verbundprojekt wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 01IS16005B

Das Forschungsprojekt hat das Ziel, Lösungsansätze zur Integration des Spektralanalysegerätes in das 3D‐Erfassungsystem zu entwickeln und den Anforderungen an die einzelnen Messsysteme gerecht zu werden. Der Kern ist die Koregistrierung der Punktwolke und der Spektralinformationen. Darin spielt die Kokalibrierung von dem 3D-Erfassungsgerät und dem Spektralanalysegerät die wichtigste Rolle, welche die relative Positionierung zwischen beiden Messgeräten ermittelt und damit die Grundlage für die Koregistrierung bildet.

Die Aufgaben bestehen aus zwei Phasen:

1. Weiterentwicklung des hyperspektralen 3D-Bildaufnahmesystems aus dem Projekt spec3D hinsichtlich dessen spektralen Eigenschaften und Erfassungsgeschwindigkeit.
2. Modifikation des Systems zwecks 3D-Bildaufnahme mit zwölf Spektralkanälen für die Untersuchung der Einflüsse der Lichtwellenlänge auf die 3D-Messgenauigkeit.

Das Forschungsthema ist Bestandteil der Forschungsallianz 3Dsensation. Die Ergebnisse des geplanten Forschungsprojektes sollen schnell in die geschaffene regionale Technologieplattform 2 Bildverarbeitung einfließen und sollen neue Applikationsmöglichkeiten in der Fertigungs‐ und Produktionstechnik, in Produkt‐ oder Modedesign, und in der Biomedizintechnik eröffnen.

Das Vorhaben wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 03ZZ0462

Das Vorhaben ist ein Teilprojekt im Verbundvorhaben „Automatische kontaktlose Stresserfassung in Echtzeit“ im Graduiertenforschungskolleg der Allianz 3Dsensation. 

Das Ziel ist die Entwicklung einer Array-basiertes Kamerasystem zur simultanen Erfassung und Kombination von 3D- und multispektralen Bilddaten von Personen in Echtzeit. Das Kamerasystem soll neben den konventionellen RGB-Farben (Rot, Blau und Grün) noch über Bänder im weiteren unsichtbaren NIR-Spektralbereich verfügen, welche in Kombination mit einer irritationsfreien aktiven Beleuchtung zur Stabilisierung der Herzrateschätzung beitragen sollen. Die multispektralen Bilddaten soll mit den 3D-Bilddaten für eine verbesserte Szeneninterpretation kombiniert werden, dazu soll ein Ansatz für die Bilddatenregistrierung in Echtzeit erarbeitet werden.

Das Vorhaben wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 03ZZ0471C

Das Teilprojekt zum Verbundthema „Mobiler Verlegeroboter mit externer Materialzuführung für Industriebodenbeläge“ gliedert sich im Bereich der Bildverarbeitung ein. Ziel des Forschungsverbundes ist die Entwicklung eines hochintegrierten Robotersystems für eine Automatisierungslösung zur Verbesserung der Qualität bei der Fliesenverlegung.

In Abstimmung mit den Partnern sollen Algorithmen für die automatische Feinerkennung der Industriellen Boden Einheit (IBE) auf industriellen Fördersystemen entwickelt werden.  Ferner soll auf Basis der ermittelten Bilddaten und der Verwendung sekundärer Positionssensorik durch multimodale Datenanalyse eine Bestablageposition ermittelt und der Steuerung zur Verfügung gestellt werden.

Das ZIM Kooperationsprojekt aus dem Kooperationsnetzwerk NAAG Automatisierung Ausbaugewerke wurde vom BMWi gefördert. Förderkennzeichen: 16KN068424

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.

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.

Das Forschungsprojekt wurde gefördert vom BMBF. Förderkennzeichen: 13N13761

Das Thema ist Bestandteil des Kooperationsprojektes „Analyseverfahren zur automatisierten Qualitätssicherung für rezyklierte Gesteinskörnungen auf Basis hyperspektraler Bildinformationen im VIS und NIR“ Es wird im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" BMWi gefördert. Förderkennzeichen: ZF4075106GR6

Die größte Herausforderung im Bauschutt-Recycling besteht derzeit in der Qualitätsverbesserung der rezyklierten Gesteinskörnungen, die aus sehr unterschiedlichen Quellen stammen. Variierende Gehalte an porösen Partikeln mit hohem Zementsteingehalt oder Ziegelanteil, Verunreinigungen durch organisches Material (Holz, Plastik, Papier), Gips, Glas und Asbest und das Fehlen einer adäquaten Qualitätssicherung beeinträchtigten das Niveau der Verwertung. Ziel des Projektes ist es, ein neues Analyseverfahren zur Qualitätssicherung und Identifikation von mineralischen Bau- und Abbruchabfallgemischen auf der Grundlage optischer Mustererkennungsverfahren zu entwickeln, welches den Anforderungen nach DIN EN 12620 hinsichtlich der zu unterscheidenden Bauschuttklassen gerecht wird.

Das Forschungsprojekt ist Bestandteil des Kooperationsprojektes „Automatisierte 3D-Vermessungstechnologie für Prüfung von DCB-Strukturen“. Es wird im Rahmen des Programms "Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)" vom BMWi gefördert. Förderkennzeichen: ZF4075116GR7

Die Qualitätskontrolle von Direct Copper Bonded (DCB) Substraten erfordert eine sehr hohe Messpräzision und wird bisher mithilfe von Konfokal-Mikroskopen durchgeführt. Dieses Verfahren ist sehr zeitintensiv und ausschließlich punktuell, so dass eine Beschränkung auf Stichproben unabdingbar ist. Bei ökonomischer Betrachtung haben bereits mit Chips ausgestattete Baugruppen einen 100-fachen Wert im Vergleich zu unbestückten DCB-Substraten. Damit wird eine 100-Prozent-Kontrolle der Kupferoberfläche unbestückter DCB-Substrate erzwungen. Im Rahmen des Projektes sollen flächenhaft antastende optische 3D-Messverfahren mit multispektraler Musterprojektion auf ihre Eignung untersucht und im Hinblick auf eine möglichst vollständige und echtzeitnahe Substratprüfung angepasst werden. So stellt die schwierige Oberfläche große Herausforderungen an die Projektion von Musterstrukturen, als auch die Notwendigkeit deutlich erhöhter Empfindlichkeit auf Sensorebene. Die zu detektierenden Substratfehler in Form kleiner Unebenheiten (Voids) mit Höhen von max. 20 µm sollen mit einer kontinuierlichen Messgeschwindigkeit von 25 bis 100 cm²/s bei einer Lateralauflösung zwischen 10 und 20 µm erfasst werden.