Bildgebung und Sensorik

Entwicklung und Integration von anwendungsspezifischen Messsystemen  

Entwicklung und Integration von anwendungsspezifischen Messsystemen mit optischer und photonischer Bildgebung sowie Sensorik zur Qualitätssicherung von Produkten und Prozessen in Industrie, Medizin, Biologie und lebensnahen Bereichen.

 

Die Abteilung Bildgebung und Sensorik des Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF entwickelt und integriert innovative optische und photonische bildgebende und sensorische Messverfahren und -systeme sowie Verfahren für deren Bild- und Datenverarbeitung und -analyse nach kundenspezifischen Anforderungen.

Wir entwickeln z.B. bildgebende Echtzeit 3D-Messysteme mit Gobo-Projektion und LED basierter Multi-Apertur-Musterprojektion sowie auf Basis der Auswertung laserinduzierter thermischer Muster.

Durch die anwendungsspezifische Entwicklung und Auslegung unserer 3D-Messysteme können mit hoher messtechnischer Genauigkeit sowohl komplexe und unkooperative als auch statische oder hochdynamische Objekte und Szenen zuverlässig erfasst werden.

  • Mit unseren Highspeed-3D-Messystemen ist es möglich, Volumina von wenigen Kubikzentimetern bis einigen Kubikmetern mit Frequenzen von über 50.000 3D-Datensätzen pro Sekunde zu erfassen.
  • Unsere hochgenauen und echtzeitfähigen 3D-Sensoren bilden die Grundlage für die Entwicklung und Anwendung von Systemen zur Qualitätssicherung im Werkzeug- und Formenbau, in der optischen Industrie, im Maschinenbau, in der Automobilindustrie, Medizintechnik, Kriminalistik oder Unterwassermesstechnik, für die Digitalisierung von Kunst- und Kulturgütern sowie für Körperscanning und -erfassung im Bereich der Mensch-Maschine-Interaktion.
 

Unser Leistungsangebot

Die Forschungs-, Entwicklungs- und Anwendungskompetenzen liegen in der 2D/3D Sensorik; Spektralsensorik; Bildverarbeitung und Künstlichen Intelligenz (KI). Hinzu kommen Technologie-Dienstleistungen für systemtechnische Machbarkeitsstudien, komplexe Systemtests und industrielle sowie lebensnahe Roboteranwendungen.

Unser Leistungsangebot umfasst die Entwicklung optischer und photonischer Messsysteme für Anwendungen in Industrie und Landwirtschaft, Medizin und Forschung. Unsere Lösungen ermöglichen Systeme für besonders herausfordernde äußere Bedingungen wie z.B. Industrieumgebungen oder im Unterwassereinsatz. Darüber hinaus forschen wir an alternativen Messverfahren und entwickeln neue Sensorik bis zur Anwendungsreife.

Unser Leistungsangebot beinhaltet auch Technologie-Dienstleistungen im Bereich der 3D-Vermessung und Digitalisierung. Wir erstellen Studien bzgl. der Realisierbarkeit bestimmter Anforderungen an 3D-Messsysteme und führen Untersuchungen für die 3D-Formerfassung und Digitalisierung spezieller Messobjekte durch.

Unsere Forschungs-, Entwicklungs- und Anwendungskompetenzen bestehen in:

  • Entwicklungen von 2D-, 3D-, multispektraler und multimodaler Sensorik, Bildverarbeitung und KI
    • High-Speed 3D Messsysteme
    • 3D Messsysteme für unkooperative Freiformen – Thermische 3D-Sensorik
    • 3D Messsysteme - Multi View und Netzwerke
    • Multimodale Objekt und Szenen Charakterisierung
    • Unterwasser 3D Messsysteme
    • Handgeführte 3D Messsysteme
    • In-Line 3D Messsysteme
  • Durchführung von Technologie-Dienstleistungen (Machbarkeitsstudien, Systemtests, Roboteranwendungen)
    • Messungen mit Computertomographie
    • Bundesprüfstelle für Fingerabdruck Scanner
    • Verifizierung und Validierung von Messystemen (Prüflabor)
    • Handling- und Schreitroboter
3D-Digitalisierung einer Flugzeugturbine mit dem goSCOUT3D-Handscanner
© Fraunhofer IOF
3D-Digitalisierung einer Flugzeugturbine mit dem goSCOUT3D-Handscanner
Unterwasser-3D-Sensorsystem goDeep3D, montiert an ein work-class ROV
© Fraunhofer IOF
Unterwasser-3D-Sensorsystem goDeep3D, montiert an ein work-class ROV
3D-basierte Patientenpositionierung und Lagekontrolle in der Radiotherapie
© Fraunhofer IOF
3D-basierte Patientenpositionierung und Lagekontrolle in der Radiotherapie

Unsere Forschungsgruppen

Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten, unsere Systementwicklungen als auch die Technologiedienstleistungen werden durch zwei Forschungsgruppen in jeweils projektspezifisch zusammengestellten Teams unserer Mitarbeiter organisiert:

 

3D-Sensorik

Wir entwickeln innovative 3D-Messverfahren und multimodal bildgebende und sensorische Ansätzeund konzipieren, konstruieren und realisieren Hardwaremodule und komplette Sensorsysteme für optisch und photonisch bildgebende und sensorische Messverfahren und -systeme vom Laboraufbau bis zum CE geprüften Prototypen für die unterschiedlichsten Anwendungen und Messbereiche.

 

Bildverarbeitung & KI

Wir entwickeln Algorithmen, Verfahren und Softwaremodule für die 2D- und 3D-Bildverarbeitung, die 3D-Sensorsteuerung, 3D-Datenerfassung und -Verarbeitung für 3D-Messsysteme und realisieren physikalische Simulationen von Messaufgaben. Ebenso erfolgt die Parametrierung und Ansteuerung von Handling- und Schreitrobotern.

 

Unsere umfangreichen Kompetenzen und besondere Expertise

Unsere 3D-Messysteme können zur Multi-View und Netzwerken kombiniert werden, um beispielsweise eine hochgenaue Lagekontrolle von Patienten bei der Strahlentherapie sicher zu stellen.

Sowohl unsere aktiv-Stereo 3D Messysteme mit Gobo-Projektion und LED basierter Multi-Apertur-Musterprojektion als auch eigens entwickelte passiv-Stereo und photogrammetrische Verfahren sind hochgradig miniaturisierbar und ermöglichen die Realisierung von handgeführten 3D-Messystemen.

Für die Erfassung und Auswertung von hochkomplexen Objekten sowie deren Wechselwirkung mit ihrer Umgebung erweitern wir unsere 3D-Messysteme sowohl mit bildgebenden Modalitäten (UV, VIS, NIR bis hin zum LWIR) als auch mit sensorischen Modalitäten (Temperatur, Trajektorie, taktil, akustisch)

Systementwicklung und Anwendungen werden sowohl in hochintegrierten industriellen Umfeld mit unserer In-Line 3D Messystemen als auch in besonders harschen Umgebungen wie z.B. unter Wasser eingesetzt.

Das bestehende Know-how im Bereich der Sensorentwicklung mittels strukturierter Beleuchtung und die stetige Erschließung von technischen Grenzbereichen werden sowohl durch über 200 Veröffentlichungen auf nationalen und internationalen Tagungen sowie in referierten Fachzeitschriften als auch über 30 Patente allein auf dem Gebiet der 3D-Sensorik belegt. Besondere Kompetenz besitzt unsere Abteilung bei der Hochgeschwindigkeits-3D-Messtechnik, z.B. bei der Dokumentation von Airbag-Entfaltungen oder Crashtests.

Forensik-Scanner für die Spurensicherung
© Fraunhofer IOF
Forensik-Scanner für die Spurensicherung
Digitalisierung eines historischen Relief-Globus‘
© Fraunhofer IOF
Digitalisierung eines historischen Relief-Globus‘.
3D-Vermessung einer hochdynamischen Szene (Seilspringer)
© Fraunhofer IOF
3D-Vermessung einer hochdynamischen Szene (Seilspringer).
 

Märkte und Anwendungen für Industrie, Robotik, Medizin, Forschung, Archäologie/Paläontologie, Kunst und Kultur

 

Die Entwicklungen unserer Abteilung bedienen und erschließen vor allem den industriellen Markt, speziell Produktionsumgebungen, z.B. in der Automobilindustrie (Dokumentation von Airbag-Entfaltungen und Crashtests, Realisierung von mitfahrenden beschleunigungsfesten optischen Messsystemen). Weitere Märkte sind das Gesundheitswesen, der Forschungsbereich für verschiedene Naturwissenschaften, aber auch Landwirtschaft und Kulturwesen.

3D-Digitalisierung eines Motorrads mit dem goSCOUT3D-Handscanner
© Fraunhofer IOF
3D-Digitalisierung eines Motorrads mit dem goSCOUT3D-Handscanner
3D-basierte Patientenpositionierung und Lagekontrolle in der Radiotherapie
© Fraunhofer IOF
3D-basierte Patientenpositionierung und Lagekontrolle in der Radiotherapie.
goSCOUT 3D-Handscanner montiert auf Roboter scannt Turbine.
© Fraunhofer IOF
goSCOUT 3D-Handscanner montiert auf mobilen Roboter während der Vermessung einer Flugzeugturbine.

Wissenschaftliche Publikationen und Patente

 

Eine Vielzahl wissenschaftlicher Ergebnisse wird von unseren Forscherinnen und Forschern in Fachzeitschriften publiziert. Eine Auflistung von Fachbeiträgen aus dem Fachbereich der Bildgebung und Sensorik finden Sie nachfolgend:

 

Auswahl an wissenschaftlichen Publikationen

Auswahl unserer Patente

 

Sie haben Fragen zu unseren Leistungen? Wir stehen Ihnen gern für ein Gespräch zur Verfügung!

Bei einem persönlichen Gespräch beraten wir Sie hinsichtlich unseres (individuellen) Leistungsangebotes und unserer Kernkompetenzen. Sprechen Sie uns an.  

Sie sind an einer Kooperation interessiert? Kontaktieren Sie uns!

Wir entwickeln spezielle und visionäre Lösungen – maßgeschneidert auf die Bedürfnisse und Wünsche unserer Kunden. Lassen Sie uns gern über Ihre Idee(n) sprechen.

 

Sie möchten bei uns mitarbeiten?
Dann bewerben Sie sich bei uns!

Wir sind stets auf der Suche nach kreativen Köpfen und engagierten Menschen, die gemeinsam mit uns innovative Lösungen mit Licht entwickeln. Besuchen Sie unser Stellenportal oder bewerben Sie sich initiativ: