Bildgebende Systeme und Prozessmesstechnik

Scientific Imaging & Metrology Systems

Adaptive Optik für optische Freiraumkommunikation (links); Scanning Laser-Triangulations-Sensor für 3D Messtechnik (rechts).

Unsere Forschung ist auf auf die Verbesserung von mechatronischen Messsystemen und bildgebenden Verfahren fokussiert. Mechatronik und Regelungstechnik sind dabei wichtige Säulen, die ein großes Innovationspotential zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von scanning-basierten Imaging- und Messsystemen, z.B. Rastersondenmikroskope und Laser-Metrologie, sowie auch in kompensationsbasierten Messanwendungen, wie Adaptive Optik, mit sich bringen. Schlüsselkomponenten dieser anwendungsgetriebenen Grundlagenforschung sind die Kombination von Messtechnik, Feinpositionierung, Regelungstechnik, wie auch perfekt getaktete Datenakquisitionssysteme, Signalverarbeitung und Automation.

Die Nanotechnologie ist eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts und erfordert Messsysteme, die umfassenden Einblick und Kontrolle bis zur molekularen und atomaren Ebene ermöglichen. Rasterkraftmikroskope (AFM) zählen hierbei zu den wichtigsten Messsystemen. Unsere Forschung in diesem Bereich richtet sich auf die Verbesserung der Messgeschwindigkeit, Versatilität, Nutzerfreundlichkeit und Präzision durch ein integriertes mechatronisches Systemdesign und regelungstechnische und systemtheoretische Methoden. Neben schnellen Topographiemessungen auf der molekularen Skala in Echt-Zeit, entwickelt unsere AFM-Forschung ebenso Methoden zur quantitativen Messung von anderen Probeneigenschaften, wie mechanische, chemische und elektrische Eigenschaften mit höchster örtlicher Auflösung für material- und lebenswissenschaftliche Anwendungen.

Neben der Entwicklung von Scanning-Laser Mikroskopie, LiDAR-Systemen und optischer 3D Präzisionsmesssystemen, ist Adaptive Optik ein weiteres Beispiel für mechatronische bildgebende Systeme mit Anwendungen in der Astronomie, optische Freiraumkommunikation, Mikroskopie in den Lebenswissenschaften, sowie in Lithographiesystemen, wobei die Leistungsfähigkeit des mechatronischen Abbildungssystems hinsichtlich Auflösung, Bandbreite, Stell- , Messbereich, und Stabilität verbessert wird.

Diese Forschung zielt auch auf die Integration von Präzisionsmesssystemen mit robotischen Systemen ab, um vollautomatisierte In-Prozess-Messsysteme für quantitative Messungen und Qualitätssicherung in industrieller Serienfertigung zu erhalten, wie auch für kleinskalige Lithographiesysteme und automatisierte Manipulation von mikroskopischen Strukturen für Rapid-Prototyping-Anwendungen mit höchster Auflösung.

Die folgenden Links listen einige ausgewählte Forschungsprojekte in der AMS-Gruppe am ACIN zur Bildgebenden Systemen und Prozessmesstechnik: