Inverted and Hybrid Photonics Laboratory - POF-InHyPhoLab

Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Engelbrecht

Laufzeit 01.09.2022 bis 31.08.2023

Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Engelbrecht

Laufzeit:  1. Januar 2021 bis 31. Dezember 2023

Im Projekt SpeziRange werden zwei unterschiedliche und anwendungsspezifische optische Abstandssensoren (range sensors) analysiert und deren Absolutgenauigkeit, Präzision und Stabilität optimiert. Gemeinsame Basis ist das Lichtlaufzeit-Prinzip (time-of-flight, ToF) intensitätsmodulierter Laserdioden. Der erste Sensor verwendet die Phasenmessung von harmonisch moduliertem Licht und soll für Condition Monitoring von Wälzlagern in Windkraftanlagen eingesetzt werden (Abb. 1 links). Ein zweiter Sensor verwendet binäre Codes zur Lichtmodulation und eine Code-Korrelation zur Abstandsmessung. Dieser Sensor kann hochintegriert gefertigt werden und soll in der automatisierten Produktion und autonomen Robotik eingesetzt werden (Abb. 1 rechts).
Windkraft liefert einen zunehmenden Beitrag zur Energieversorgung. Ende 2019 waren in Europa
Windkraftanlagen (WKA) mit einer Gesamtkapazität von 205 GW installiert [1]. Mit einer durchschnittlichen Leistung von ca. 2 MW pro Turbine im Bestand ergibt dies ca. 100.000 installierte Anlagen.

Wirtschaftliche und gesellschaftliche Relevanz
Mit anwendungsspezifisch angepassten Sensoren und deren Messdaten trägt das Projekt
SpeziRange zu aktuellen Megatrends wie der Energiewende und Klimaneutralität, der intelligenten Steuerung von Produktionsprozessen und der Digitalisierung der Wertschöpfungskette bei, die auch in der Hightech-Strategie 2025 des BMBF verankert sind [23]. „Die Sensorik ist mit ihren vielfältigen Einsatzfeldern technologisches Rückgrat der Hightech-Welt und Schlüsseltechnologie in der Industrie 4.0, der Welt intelligenter Produkte und vernetzter Produktion“, stellt die Strategische Partnerschaft Sensorik e.V. fest [24], in der das Institut POF-AC mit zahlreichen Industriefirmen und Hochschulen vernetzt ist.

KlebPOF

Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm

Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Engelbrecht

 

Laufzeit: 01.01.2021 bis 31.12.2022

Nach dem aktuellen Stand der Technik sind Klebverbindungen nicht vollständig
zerstörungsfrei prüfbar. Daraus folgt die Motivation, Klebungen permanent zu überwachen,
um deren strukturellen Zustand zu erfassen und – damit einhergehend – eine sichere
Kraftübertragung zu gewährleisten.
Das Projekt KlebPOF hat daher das übergeordnete Forschungsziel, Zug- und
Scherbeanspruchungen in der Klebschicht zerstörungsfrei durch Integration eines Kunststoff-
Lichtwellenleiters (Polymer Optical Fiber – POF) zu messen. Die mechanischen
Eigenschaften der POF kann, im Gegensatz zu Glasfasern oder metallisch-elektronischen
Sensoren durch die Auswahl eines geeigneten POF Materials auf die Mechanik der
Klebschicht eingestellt werden. Daraus folgt eine durch die Verformung der Klebschicht
induzierte simultane Deformation der Faserquerschnittsform. Dies hat eine Änderung der
optischen Materialeigenschaften und eine Veränderung der Lichtausbreitung in der POF zur
Folge. Dies kann mittels kostengünstigen optoelektronischen Komponenten detektiert werden.
Der Schwerpunkt der Entwicklung liegt dabei auf einer integralen Zustandsüberwachung der
gesamten Klebung ohne Ortsauflösung zugunsten eines kostenökonomischen Sensors für den
Feldeinsatz.

OHM-Netze - Optische Haus- und Mirkonetze

OPTISCHE HAUS- UND MIKRONETZE

Die Technische Hochschule Nürnberg entwickelt seit ca. 15 Jahren optische Systeme für eine ganze Reihe verschiedener Kurzstreckenanwendungen. Dabei steht das im Jahr 2000 im Rahmen der High-Tech-Offensive Bayern gegründete POF-AC (Polymer Optical Fiber Application Center, Institut der Hochschule). Ziel des Projekts „Optische Haus und Mikronetze (OHM-Netze)" ist es, die Weiterentwicklung der Polymer-fasertechnologie für Kurzstreckenanwendungen im Bereich von ein Meter bis maximal 500 Meter Übertragungsstrecke voranzutreiben...  mehr

FAMA - Frei programmierbares LED-Wechselverkehrszeichen

ENTWICKLUNG EINES NEUARTIGEN FREI PROGRAMMIERBAREN LED-WECHSELVERKEHRSZEICHENS MIT EINTEILIGEM LINSENSYSTEM UND CLUSTERBASIERTER LED- UND TREIBERÜBERWACHUNG, AUF BASIS VON INNOVATIVEN ANSTEUERUNGS- UND LINSENSYSTEMEN

Um auch bei Baustellen, Unfällen und anderen Vorkommnissen einen sichern und fließenden Verkehr zu gewährleisten, ist es notwendig die Verkehrsregeln schnell und regelgerecht zu aktualisieren. Eine Möglichkeit bieten LED-Wechselverkehrszeichen (WVZ)...  mehr

SmartOSE - Optische Sensoren

OPTISCHE SENSOREN ZUR ÜBERWACHUNG VON ERDSTRUKTUREN

Um Gefahrenzonen vor den Folgen von Erdeinbrüchen oder anderen Georisiken zu schützen, werden Sicherungen verwendet in denen Geokunststoffe eingebaut sind. Diese überwiegend textiltechnisch hergestellten Bauprodukte sind sehr gut dehnbar und können dauerhaft und kostengünstig zur Bewehrung der Böden genutzt werden...  mehr