Aufrufe
vor 6 Jahren

Clusterreport Optik & Photonik

  • Text
  • Lasertechnik
  • Augenoptik
  • Optik
  • Analytik
  • Lichttechnik
  • Cluster
  • Photonik
  • Berlin
  • Unternehmen
  • Optische
  • Technologien
  • Mikrosystemtechnik
  • Forschung
  • Optik

Clusterreport Optik und Photonik | Optische Analytik 86 Industrielle Bildverarbeitung Das Thema der industriellen Bildverarbeitung (IBV) zieht sich quer durch fast alle Anwendungsgebiete. Sie ist heute sowohl aus den verschiedensten Produktionsprozessen, aber auch aus vielen Prüf- und Servicebereichen nicht mehr wegzudenken. Entsprechend weit gefächert sind die Anwendungsbereiche, sie reichen von der Landwirtschaft über Maschinenbau, die Pharmazeutische Industrie bis zur Luft- und Raumfahrt, um nur einige Bereiche zu nennen. IBV ist ein Grundpfeiler von Industrie 4.0, aber auch in der Forschung ergeben sich viele Perspektiven: Von der automatisierten Untersuchung am Mikroskop bis hin zur automatischen Erfassung und Auswertung von Luftbildern reichen die Möglichkeiten. Technologisch sind bei der IBV verschiedene Aufgaben zu lösen: Beleuchtung, Sensorik, Datenübertragung und Datenverarbeitung. Dementsprechend ergeben sich im Clusterreport enge Verbindungen zu Themen wie der Beleuchtung und Farbmesstechnik (Kapitel 4.2 „Lichttechnik“), Sensorik (Kapitel 4.6 „Mikrosystemtechnik“) aber auch zu Übertragungstechniken (Kapitel 4.3 „Photonik für Kommunikation und Sensorik“) und zu verschiedenen Sensorikthemen in diesem Kapitel. In Adlershof ist die ISRA Vision Graphikon GmbH ansässig. Die Firma wurde 2010 in die ISRA Vision AG integriert um die Wachstumschancen im Solarmarkt wahrzunehmen. Die ISRA Vision AG in Darmstadt ist heute eines der führenden Unternehmen im Bereich Machine Vision. Zu den wichtigsten Anwendungen zählt die Firma Robot Vision, Surface Vision und Quality Inspection. www.isravision.com Ein relativ junges Unternehmen ist die 5micron GmbH. Das aktuelle Portfolio der 5micron GmbH teilt sich in zwei Geschäftsfelder: Oberflächenmesstechnik und Spezialbeleuchtungssysteme. Im Geschäftsfeld der Oberflächenmesstechnik werden vor allem für die Luftfahrtindustrie Entwicklungsprojekte umgesetzt, die auf optischen Methoden basieren. Die Methoden mit Auflösungen im Mikrometerbereich sind Deflektometrie, die Schattenwurfmethode und Musterprojektion. Der Bereich der Spezialbeleuchtungssysteme konzentriert sich auf die Datenübertragung per Licht. www.5micron.de Hauptgeschäftsfeld der Bi-Ber GmbH & Co. Engineering KG ist die Entwicklung und Herstellung von Bildverarbeitungssystemen zur produktionsbegleitenden Qualitätskontrolle. Den Schwerpunkt bilden dabei Entwicklung, Bau und Inbetriebnahme von schlüsselfertigen optischen Mess- und Prüfsystemen, insbesondere für die Druckindustrie, Automobilzulieferindustrie, Medizintechnik und Elektronikindustrie. Standardlösungen werden auch zur Qualitätssicherung in der Süßwarenindustrie geliefert, zum Beispiel Bildverarbeitungssysteme für die Formenleerkontrolle, 3D-Formbruchkontrolle und Produktendkontrolle. Im elektromagnetischen Spektrum liegt das Terahertz (THz)-Regime in dem schwer erreichbaren Bereich zwischen den Wellenlängen der Infrarotstrahlung und den Funkwellenlängen (Frequenzen ca. 0,1 THz – 10 THz, Wellenlängen ca. 30 µm – 3 mm). Daraus ergeben sich verschiedene Ansätze zur Strahlerzeugung. Die vollelektronischen Systeme, die auf der Vervielfachung von Millimeterwellen-Strahlungsquellen basieren, erreichen typiwww.bilderkennung.de THz-Wellen schaffen völlig neue Einblicke Kamera auf Achse vor einer Druckbahn © Bi-Ber GmbH & Co. Engineering KG

87 Clusterreport Optik und Photonik | Optische Analytik scherweise Frequenzen bis zu 1,4 THz, in Ausnahmefällen sogar 2,5 THz. Am Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) in Berlin und am Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP) in Frankfurt (Oder) werden die Komponenten solcher Strahlungsquellen entwickelt. In optoelektronischen Systemen wird THz-Strahlung durch Frequenzmischung zweier Infrarot-Laser erzeugt. Je nach technischer Realisierung werden Frequenzen bis zu etwa. 2,5 THz oder, sofern ein gepulster Laser eingesetzt wird, auch bis zu 10 THz erzeugt. In Berlin leistet das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI Pionierarbeit auf diesem Gebiet. Seit einigen Jahren wird auch zunehmend ein spezieller Lasertyp, der Quantenkaskadenlaser, eingesetzt. Damit werden erstmals Methoden der Laserspektroskopie im THz-Bereich anwendbar. Das Paul-Drude-Institut (PDI) in Berlin ist ein weltweit führender Entwickler und Hersteller dieser Laser und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Institut für Optische Sensorsysteme, in Berlin ist weltweit führend in der Anwendung dieser Laser für die Spektroskopie. Ein Beispiel ist das einzigartige Quantenkaskadenlasersystem, das von der DLR und dem PDI für die höchstauflösende Spektroskopie mit dem Astronomieflugzeug SOFIA entwickelt wurde und dort seit 2014 einmalige Daten über unser Universum liefert. Materialien wie Papier, Kunststoffe oder Textilien sind für THz-Strahlung durchlässig, Metalle oder Wasser dagegen nicht oder nur in sehr geringem Maße. THz-Strahlung lässt sich daher zur Durchleuchtung von Objekten nutzen, allerdings ohne die schädlichen Eigenschaften von Röntgenstrahlung. Daraus ergeben sich interessante Anwendungen in der Inline-Sensorik, Analytik, zerstörungsfreien Werkstoffprüfung und Bildgebung. Ein neuer Forschungsbereich ist die Kommunikation mittels THz-Strahlung. Erste Anwendungen haben Einzug in die industrielle Umsetzung gehalten. In der Gasanalytik erlauben THz-Messstrecken hochsensitive und hochspezifische Analysen von Gasgemischen, für die bisher Tieftemperaturbolometer eingesetzt werden mussten. Die berührungslose Schichtdickenmessung an Kunststoffbauteilen, Schäumen und Mehrschichtlackierungen wurde erst durch THz-Technologien möglich. Die THz-Nahfeldmikroskopie erlaubt hochauflösende Materialanalysen für die Halbleiterindustrie. Auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfung mit THz-Strahlung ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin aktiv und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Berlin stellt – weltweit einmalig – einen Kalibrierservice für THz-Detektoren bereit. Darüber hinaus ist auch die Grundlagenforschung mit THz-Strahlung in der Hauptstadtregion sehr gut aufgestellt. Zu nennen sind hier beispielsweise die Berliner Universitäten, das Max-Born-Institut und das Helmholtz-Zentrum Berlin. Im nationalen wie auch internationalen Vergleich zeichnet sich die Region Berlin Brandenburg durch eine einmalige Bündelung von Kompetenzen in der grundlegenden und angewandten THz-Forschung und – Entwicklung aus. Viele Ansätze zur Entwicklung von THz-Quellen, Komponenten und Systemen Um THz-Technologie in neue Felder praktischer und kommerzieller Nutzung überführen zu können, gilt es derzeit, die dafür notwendigen Komponenten und Systeme sowie leistungsfähige Messmethoden zu entwickeln. Hier sind die Forschungseinrichtungen in Berlin und Brandenburg auf vielen Gebieten aktiv. Das Ferdinand-Braun-Institut (FBH), Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik, baut derzeit seine THz-Aktivitäten systematisch aus, der Fokus liegt auf vollelektronischen Komponenten im Frequenzbereich bis 0,5 THz. Die technologische Basis dafür bildet ein Transferred-Substrate-Prozess mit Indium-Phosphid-Heterobipolartransistoren zur Herstellung integrierter Schaltungen. Dies wird ergänzt durch einen Messplatz zur On-Wafer-Messung bis 0,5 THz sowie die zugehörigen Design-Aktivitäten. www.fbh-berlin.de/forschung/iiiv-elektronik/terahertz-elektronik THz-Quantenkaskaskadenlaser aus GaAs/(Al,Ga)As © PDI

Publications in English

Publikationen auf deutsch