Präsentation der wissenschaftlichen Aktivitäten und Möglichkeiten der Forschungskooperation Institut für Elektrische Messtechnik der Johannes Kepler Universität Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard G. Zagar, www.emt.uni-linz.ac.at Tel: +43 732 2468 9209 Was ist Messtechnik? „Das beste Mittel gegen Sinnestäuschungen ist das Messen, Zählen und Wägen. Dadurch wird die Herrschaft der Sinne über uns beseitigt….“ Plato 427 – 347 v Chr. Das heißt, die Messtechnik ist ein Kerngebiet aller technischen Wissenschaften in der einen oder der anderen Form. Dieses Faktum erklärt auch den häufig geäußerten Wunsch nach messtechnischer Unterstützung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten Institut für Elektrische Messtechnik 2 1 Institut für Elektrische Messtechnik Head: Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. Bernhard Zagar (since July 2001) Research Assistents: — D.I. Veronika Putz (digital image processing) — D.I. Bernd Arminger (atomic force microscopy) — D.I. Roland Kothbauer (laser optical measurement) — D.I. Stefan Rupitsch (ultrasound microscopy, NDT, inverse problems) — D.I. Stefan Adamsmair (digital signal processing) — D.I. Daniel Schleicher (image processing, quality control) — D.I. Klaus Oppermann (farming machinery sensorics) Former Staff: — D.I. Dr. Edgar Scherleitner (laser tomography) — D.I. Dr. Sebastian Schneider (laser speckle metrology) — D.I. Markus Kerer (GenAu Initiative) — D.I. Dr. Florian Maier (thermal imaging applications, medical ultrasound) Technician: Daniel Seidl Secretary: Renate Wolfmayr Institut für Elektrische Messtechnik 3 Forschungsgebiete Digital signal- and image processing: Atomic force, thermal and tunneling microscopy, gonioreflectometry, IR-thermometry Ultrasound: Medical diagnostics, simulation, power measurement, Schlieren-optics, SAFT, power-ultrasound Laser-based measurement: Strain measurement, elasto-optical force sensor, LaserDoppler-velocimetry, vibrometry Optical tomography: material charactarization, tissue phantom measurement, optical perfusion, measurement, quality control fiber spin process Gen-Au (Proteomics) Institut für Elektrische Messtechnik 4 2 Ultrasound – Diagnostics 3-dimensional reconstruction of blood vessels with the aim to detect malignant masses ω0 Signalprocessing, Visualization Analog-DigitalConverter Gel t0 t0+T vT t Panametrics Pulser / Receiver Period T 3D- Positioningstage ~ 25 mm Fokus (φ ~ 50 μm) Transducer (PVDF) Institut für Elektrische Messtechnik 5 Schematics of the mesurement set-up 3 3D raw data from 40 slice planes Result of non-linear 3d filtering action Institut für Elektrische Messtechnik 7 3D Velocity Mapping (Ciliary Body of a Rabbit) slice planes 2.4 mm depth 1.54 mm width 2.4 mm Institut für Elektrische Messtechnik 8 4 Synthetic Aperture Focusing Technique Raw data (top) and SAFT--processed data (bottom) for a copper wire Institut für Elektrische Messtechnik 9 Non-contact strain measurements Specimen SiC/SiC sealed Temperatursensor Clip-gauges Institut für Elektrische Messtechnik 10 5 Results 140 120 100 Stress in MPa low cycle fatigue tests of a copper specimen 80 60 40 20 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Strain in % 60 40 Stress in MPa 20 0 0 0.2 0.4 -20 f=0,05Hz -40 -60 -80 Strain in % Institut für Elektrische Messtechnik 11 Institut für Elektrische Messtechnik 12 Optical Tomography Opaque sphere: x = -0.8 cm y = -0.8 cm z = -0.8 cm ∅= 1 cm 6 Atomic Force Microscopy Institut für Elektrische Messtechnik 13 Scanning Tunneling - Thermal Microscopy Messing - Halterung z y x Al - Dreibein z y Piezo - Aktor Elektron x IT Platin - Spitze Probe UT Verstärker Integrator Regler Institut für Elektrische Messtechnik 14 7 Strain-stress test on fibers head Ceramic fiber Institut für Elektrische Messtechnik 15 Thermal strain within copper specimen 68°C 25°C Institut für Elektrische Messtechnik 16 8 Worauf ist bei Projekten typisch zu achten? Messelektronik: EMV bzw. ESD gerechte Auslegung speziell der Leitungen zur Peripherie, des Platinenlayouts, der(s) Masselayer(s) Auswahl geeigneter Prozessoren, Analog-Digital Umsetzer, Frontend-Elektronik, usw. Entwicklung eines Prototyps Typisches Förderinstrument: FFG Feasibility Study, FFG-Bridge Institut für Elektrische Messtechnik 17 Worauf ist bei Projekten typisch zu achten? Geräteentwicklung Universitätsinstitut kann in der Planungs- und Designphase wirksam unterstützen, Serienüberleitung wird typischerweise durch Auftraggeber erledigt. Ausnahme: es treten gerade an dieser wichtigen Schnittstelle gravierende Probleme auf Typisches Förderinstrument: CATT Machbarkeitsstudie, FFG Feasibility Study Institut für Elektrische Messtechnik 18 9 Worauf ist bei Projekten typisch zu achten? Allgemeine Messtechnik, Beratung hinsichtlich Sensorik: In Beratung hinsichtlich einzusetzender Sensoren bzw. Sensoreffekte (Auswahlkriterien mit Partner diskutieren z.B. Robustheit vs. Empfindlichkeit, Kosten vs. Stabilität, Eigenentwicklung vs. Zukauf, usw.) Hier typisches Förderinstrument: CATT Expertenberatung Institut für Elektrische Messtechnik 19 Beispiele erfolgreicher Zusammenarbeit mit Firmenpartnern Institut für Elektrische Messtechnik 20 10 Geräteentwicklung (Optik, Elektronik und digitale Signalverarbeitung) Gerät: Laser-Interferometer Kooperation: Fa. DEWETRON, Graz Ziel: Berührungslose Messung von mechanischen und thermischen Materialbeanspruchungen Förderung: Institut für Elektrische Messtechnik 21 Non-Destructive Testing (Thermografie) Gerät: Automatisches De- and Recoating von Schiffen und Großtanks Kooperation: Fa. Palfinger HTC, LCM Ziel: Automatische Erkennung von Beschichtungsdefekten Förderung: FFG Bridge Institut für Elektrische Messtechnik 22 11 Elektronikentwicklung Verbesserung eines ultraschnellen Sensors zur Wegmessung Kooperation: Fa. LeoTec GmbH Ziel: Verbesserung der Wegauflösung, EMV- und ESD Tauglichkeit Förderung: CATT TIM Expertenberatung, CATT Machbarkeitsstudie, FFG-Innovationsscheck Institut für Elektrische Messtechnik 23 Anwendungen der digitalen Bildverarbeitung Ziel: Bildanalyse und Computer-Vision, Qualitätssicherung industrieller Prozesse Kooperation: Fa. ILL Logistik Linz Förderung: CATT TIM Expertenberatung, CATT Machbarkeitsstudie, FFG-Bridge) Institut für Elektrische Messtechnik 24 12 Ultraschalldiagnostik (Non-Destructive Testing) Ziel: Materialanalyse, Fehlerdetektion Kooperation: LCM GmbH Förderung: FFG K-plus Institut für Elektrische Messtechnik 25 Institut für Elektrische Messtechnik 26 Dimensionelle Messtechnik Ziel: Erfassung geometrischer Parameter Kooperation: Industrie-Logistic Linz GmbH Förderung: FFG Bridge 13 Schlierenoptische Messtechnik Ziel: Ermittlung des dreidimensionalen Schalldruckfeldes von Ultraschalltransducern Kooperation: Kretz-Technik GmbH Förderung: keine Institut für Elektrische Messtechnik 29 Qualitätssicherung durch digitale Bildverarbeitung Ziel: Entwicklung eines Qualitätssicherungsystems für Stahlcoils Kooperation: Industrie-Logistik Linz GmbH Förderung: CATT TIM Expertenberatung, FFG Bridge Institut für Elektrische Messtechnik 30 15 Geräteentwicklung (Zieleinrichtung) Ziel: Zielgerät für Wasserwerfer Kooperation: Fa. Rosenbauer AG Förderung: keine Institut für Elektrische Messtechnik 33 Institut für Elektrische Messtechnik 34 Geräteentwicklung (ultraschallbasierende Sensorik) Ziel: Einzelkornerfassung beim Säen Kooperation: Fa. Pöttinger Maschinenfabrik GmbH, LCM Förderung: FFG K-plus, 17 Geräteentwicklung (Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera) Ziel: Einzelkornpositionserfassung beim Säen Kooperation: Fa. Pöttinger Maschinenfabrik GmbH, LCM Förderung: FFG K-plus, Institut für Elektrische Messtechnik 35 Geräteentwicklung IR-Scanspiegel Ziel: System zur Temperaturmessung an Radnaben von Schienenfahrzeugen Kooperation: VA-Eisenbahnsysteme, LCM Förderung: FFG K-plus Institut für Elektrische Messtechnik 36 18 High Speed Digital Conversion Ziel: Software zur HochgeschwindigkeitsDigitalisierung von analogen Audio-Bändern Kooperation: Fa. Unisoftware plus GmbH, Mediaservices GmbH, FLLL-JKU Förderung: FFG Bridge Institut für Elektrische Messtechnik 37 Institut für Elektrische Messtechnik 38 Softwareentwicklung (Prototyp) Ziel: Digitalkamera für die Detektion von einzelnen Photonen entwickeln Kooperation: GenAU Konsortium Förderung: FFG, GenAU 19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Institut für Elektrische Messtechnik 39 20
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