Sensorik & Metrologie

Sensorik und Metrologie sind Key-Enabler in den Märkten Luft- und Raumfahrt, Industrielle Produktion, Forschung und Wissenschaft, Gesundheitswesen, Life Science, Mobilität, Natur- und Umwelt sowie Sicherheit.

Sensorsysteme werden für das Erfassen der Eigenschaften von Objekten und Szenen zur Qualitätssicherung und Steuerung von Produkten und Prozessen sowohl im industriellen als auch im nicht-industriellen Umfeld eingesetzt.

Die Anwendungen liegen hauptsächlich im sichtbaren und nahen IR-Bereich, reichen teilweise aber auch bis in den extremen UV (EUV) Bereich oder in den langwelligen IR-Spektralbereich.

Vision Systeme

Forschungs-, Entwicklungs- und Anwendungskompetenzen liegen in der Erstellung von Systemlösungen auf den Gebieten Bildverarbeitung, Spektral- und multimodaler Sensorik sowie optischer 2D/3D-Sensorik insbesondere unter der Nutzung von künstlicher Intelligenz. Hinzu kommen Technologie-Dienstleistungen für systemtechnische Machbarkeitsstudien, komplexe Systemtests und industrielle sowie Roboteranwendungen.

3D-Sensorik
- High-speed / Echtzeit-3D-Sensorik
- Deflektometrie
- In-line-Sensorik
Spektrale / multimodale Sensorik
- Multi-Apertur-Kamerasysteme
- Multispektrale Kameras
- Bildgebende Fasersensorik
- 5D-Kameras
Bildverarbeitung & KI

3D-Sensorik, Spektrale / multimodale Sensorik, Bildverarbeitung & KI: eine Person steht vor einem technologischen Gerät mit 3 Objektiven. Über dem Gerät ist ein Bildschirm zu sehen, auf welchem das Gesicht und der Oberkörper der Person in unterschiedlichen Farben dargestellt wird. — © Fraunhofer IOF
SWIR-3D-Sensor, bestehend aus zwei SWIR-Kameras und einer Beleuchtungseinheit, die die eineindeutige Zuordnung von Objektpunkten zu den Pixeln ermöglicht.

Oberflächen- und Schichtcharakterisierung

Auf dem Gebiet der Charakterisierung von Oberflächen und Schichtsystemen wurde, getrieben durch Arbeiten zur Entwicklung optischer Komponenten und Systeme inklusive Beschichtung eine umfassende Expertise und Messtechnikplattform aufgebaut. Dies beinhaltet Systeme und Methoden zur Analyse von Nano- und Mikrostrukturen, optischer und funktionaler Eigenschaften - insbesondere auch hochsensitive Verfahren zur Bestimmung optischer Verluste wie Streulicht und Absorption – sowie die Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Es werden kundenspezifische Systemlösungen und Untersuchungsprogramme zur effizienten Unterstützung der Entwicklung von funktionalen Oberflächen, dünnen Schichten und Materialien erarbeitet. Dazu steht ein umfassender Pool an Mess- und Auswertetools zur Verfügung.

Analyse von Nano- und Mikrostrukturen an Oberflächen und Schichten
Anwendungsbezogene Rauheitsanalyse mittels Weißlichtinterferometrie, Rasterkraftmikroskopie
Streulicht- und Absorptionsmessung und -analyse gem. ISO (EUV-VIS-IR)
Streulichtverfahren zur Oberflächeninspektion (Defekte, Rauheit)
Rasterelektronenmikroskopie und Röntgenmikroanalyse
Funktionale Eigenschaften (u.a. Haftfestigkeit, Abriebfestigkeit, Umweltbeständigkeit, Benetzung)

Analyse von Nano- und Mikrostrukturen, Rauheitsanalyse, Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenmikroanalyse: eine Person hat ein Tablet in der Hand. Vore ihr befindet sich ein Gerät mit einer Art Greifarm. Am Ende des Armes ist ein Sensor, der die Oberfläche eines konkaven Metallspiegels analysiert. — © Fraunhofer IOF
Effiziente und skalierbare Oberflächenprüfung hinsichtlich Rauheit, Defekten und Kontaminationen mittels kompakter Streulichtsensorik.

Bio-Photonische Sensoren

Für Anwendungen im Gesundheitswesen, Life Science und Natur- und Umwelt werden miniaturisierte optische Systeme entwickelt. Diese sind gekennzeichnet insbesondere durch eine hohe Portabilität und Steigerung des Durchsatzes.

Bio-photonische Sensoren (label-frei oder fluoreszenz-/ lumineszenbasiert)
Streulicht-basierte Zellanalytik
Miniaturisierte mikroskopische Bildgebung
Spektrale Bildgebung und Sensorik
Mikrofluidische Komponenten und Systeme
Quanten-basierte Detektion

Bio-photonische Sensoren, Zellanalytik, mikroskopische Bildgebung, Mikrofluidik, quanten-basierte Detektion: mini Geräte mit einer Größe von Cent und Euro-Münzen, sind verbunden mit orangenen Kabeln. In den Geräten sieht mein eine lila Lichtdiode. — © Fraunhofer IOF
Kombiniertes mikrooptisch - mikrofluidisches System zur bildbasierten Zellsortierung mit sequenzieller Mehrfarben-Fluoreszenzaufnahme.

Fasersensorik

Am IOF werden omnifunktionale, quanteninspirierte Fasersensoren entwickelt. Diese Fasersensoren sind ein neuartiger, ganzheitlicher Ansatz zur Lösung von komplexen, sensorischen Problemen mit Hilfe von optischen Glasfasern, der relevanten Messtechnik sowie innovativer selbstlernender Software.

Die hocheffizienten faser- und quantenbasierte Sensoren können in der Medizintechnik zum frühzeitigen Unterstützen bei Diagnoseempfehlungen als auch auf Baustellen wie etwa im Tunnelbau zur Erfassung von Temperaturentwicklungen oder Erschütterungen angewendet werden.

Faseroptische Sensoren werden aufgrund ihrer Haltbarkeit und Zuverlässigkeit im Vergleich zu elektrischen Sensoren in immer mehr Branchen wie dem Gesundheitswesen, der Automobilindustrie, bei Konsumgütern und im Energiesektor eingesetzt.

Intrinsische faseroptische Sensoren
Extrinsische faseroptische Sensoren

Mikrochiplaser zur Anwendung in der Spektroskopie: eine goldene Platte mit Löchern. Darauf drei hellgrüne, leuchtende Rechtecke. Durch das linke Rechteck wird Strom geführt. Dieser wandelt sich in einen Laserstrahl, der durch alle drei Rechtecke geleitet wird. — © Fraunhofer IOF
Gütegeschaltetes Sub-Pikosekunden Mikrochiplasersystem zur Anwendung u.a. in der Spektroskopie.

Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IOF

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt Lösungen mit Licht – von dessen Erzeugung über die Manipulation bis zur Nutzung als Sensor und Werkzeug. Je nach Auftrag unterstützen wir unsere Kunden entlang der gesamten Prozesskette oder bei einzelnen Prozessschritten – vom Design, über die Fertigung von Komponenten, der Assemblierung zu opto-mechanischen bzw. opto-elektronischen Systemen bis hin zur ganzheitlichen Charakterisierung.

In enger Abstimmung begleiten wir unsere Kunden auf Wunsch von ihren ersten Fragestellungen bis hin zur Markteinführung. Wir übernehmen auch die Überführung der Ergebnisse und Entwicklungen in die Prozesse unserer Partner und Kunden in Form von Personalqualifizierung oder Technologietransfer.

Ergänzend zur Auftragsforschung bieten wir auch individuelle Dienstleistungen an, wie das funktionelle Beschichten von Oberflächen, Werkstoff- und Bauteilprüfungen, Ultrapräzisionsbearbeitungen von Komponenten, Highspeed 3D-Vermessungen oder auch den Bau von maßgeschneiderten Komponenten und Sondermaschinen. Darüber hinaus hält das Institut eine Vielzahl an Patenten zu optischen Technologien und Entwicklungen, für die wir verschiedene Lizenzierungsmodelle anbieten. Über aktuelle technologische Trends und Entwicklungen informieren wir in individuellen Weiterbildungen und Workshop-Formaten.

Weitere Informationen zu unseren Dienstleistungen finden Sie auf den entsprechenden Technologie-Seiten.