Mechatronische Systemintegration
Mechatronic Design & System Integration
Unsere Forschung zum Entwurf mechatronischer Systeme entwickelt Methoden für einen integrierten Design-Ansatz, einschließlich theoretischer Aspekte und moderner regelungstechnischer Methoden, für Präzisionspositioniersysteme, mechatronische Messsysteme und bildgebende Verfahren, wie auch für modulare Roboter-Systeme. Ein integriertes Systemdesign und moderne Regelungstechnik werden in zukünftigen wissenschaftlichen- und Produktionssystemen verstärkt eine Schlüsselrolle einnehmen, um die Anforderungen an höchste Präzision und Durchsatz erfüllen zu können.
In diesem Bereich entwickeln wir Methoden zur systematischen Analyse, Modellierung und Entwurf mechatronischer Systeme inklusive des Zusammenwirkens zwischen Systementwurf und Regelungsdesign. Dafür müssen bereits in der Konzeptphase des mechatronischen Systems sämtliche Systemkomponenten mitberücksichtigt werden, was die mechanische Struktur ebenso wie die Leistungsverstärker, Aktuatoren, Sensoren, das Regelungssystem, wie auch die eigentliche Anwendung umfasst. Zusätzliche Anforderungen an Systemkomponenten sind ein modulares Systemdesign, die Möglichkeit der Wiederverwendbarkeit einzelner Sub-Systeme, sowie eine potentielle Re-Konfigurierbarkeit des mechatronischen Gesamtsystems. Gleichzeitig verlangen viele derzeitige und zukünftige Anwendungen eine kosteneffiziente und robuste Implementierung.
Integrierter mechatronischer Entwurf eines schnellen Rasterkraftmikroskops (AFM) mit einer 1000-mal höheren Meßrate als konventionelle AFM-Systeme.
Diese Herausforderungen sind inhärent in unterschiedlichen Anwendungsdomänen, die wir zusammen mit den benachbarten Forschungsfeldern Bildgebende Systeme & Prozessmesstechnik und Präzisions-Positioniersysteme beforschen:
- Nano-Metrologie für nanoskalige Produktion und für die Material- und Lebenswissenschaften,
- Scannende optische Messsysteme, Lidar-Systeme und optische 3D Messtechnik,
- Adaptive Optik und Satellitenverfolgung mit Teleskopen für optische Freiraumkommunikation,
- Präzisions-Positioniersysteme und Regelsysteme für industrielle Anwendungen in der Hochtechnologie und für wissenschaftliche Instrumentierung.
Wir entwickeln Methoden für einen integrierten mechatronischen Design-Ansatz, der bereits in der Konzeptphase des mechatronischen Systems das Wechselspiel zwischen Prozessdesign und Regelungsdesign berücksichtigt. Dieser holistische Systemansatz setzt direkt bei den Kernanforderungen der gewählten Anwendungsdomänen an und liefert Entwurfsmethoden für mechatronische Systeme, bei denen Limiten zufolge eines komponenten-basierten Designs vermieden werden können.