Sensor- und Aktortechnik

Verantwortliche

Prof. Dr. Maria Kufner

Prof. Dr. Klaus Stefan Drese

 

Das Institut für Sensor- und Aktortechnik (ISAT) der Hochschule Coburg forscht an Sensoren und Verfahren zur Erfassung und Überwachung von Zustandsparametern speziell im industriellen Umfeld. Eine weitere Forschungsaktivität zielt auf die Überwachung des Datenverkehrs in lokalen Netzen mit optischer Datenübertragung. Das ISAT entwickelt dazu integriert optische Schnittstellenkomponenten für die optische Kommunikation. Hier fließen Kompetenzen in Design und Simulation optischer Systeme sowie auch Technologieentwicklung im Gebiet der Mikrostrukurtechnik ein. Die Vorteile der integrierten Optik gegenüber konventionellen optischen Systemen sind die kompakte miniaturisierte Bauweise sowie hohe mechanische und thermische Stabilität.

Bislang wurde diese Technologie hauptsächlich für die Herstellung von optischen Verteilerkomponenten für die Telekommunikationsindustrie eingesetzt. Das Projekt ‚Asymode:  Verfahrensentwicklung zur industriellen Herstellung von planar integrierten Multimode-Lichtwellenleitern in Glas für asymmetrische Verzweiger‘ soll sie weiteren industriellen Anwendungsfeldern zugänglich machen. Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes ‚Asymode‘ wird ein Verfahren für die Herstellung von optischen Komponenten in DataCom-Netzen entwickelt. Im Vordergrund steht der Bedarf an asymmetrischen optischen Verzweigern (s. Abbildung 1), die mit einer ungleichen Leistungsaufteilung in einen Daten- und einen Kontrollkanal die Realisierung von Monitoring-Funktionen ermöglichen.

Insbesondere von Interesse sind Einsatzgebiete in den Bereichen Datacom-Netze, sowie auch der Übertragung optischer Leistung, zum Beispiel für Laser-Materialbearbeitung, medizinische Lasersonden oder für optisch initiierte Schaltvorgänge in Umgebungen mit hohen elektrischen und/oder magnetischen Feldern. Das Projekt verbindet theoretische und experimentelle Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten.

Verantwortliche

Prof. Dr. Klaus Stefan Drese

Prof. Dr. Maria Kufner

 

Biogene Ablagerungen können in geschlossenen Systemen wie zum Beispiel Rohrleitungen eine Verschlechterung der (Trink)Wasserqualität verursachen, welche im schlimmsten Fall eine Gesundheitsgefährdung von Verbrauchern durch die Freisetzung von Keimen nach sich zieht.

Zudem können wirtschaftliche Verluste durch Veränderung der Querschnittsfläche von Rohren, Erhöhung der Reibung und des hydraulischen Widerstandes, bis hin zur kompletten Verstopfung eines Bauteils die Leistung industrieller Anlagen vermindern. Abgelöste Biofilmbestandteile können Wartungs- und Sicherheitsprobleme an Pumpen, Ventilen und anderen Sensoren verursachen und zudem mikrobiell induzierte Korrosion hervorrufen.

Das ISAT arbeitet im Forschungsprojekt „BioNiva“ an der Entwicklung eines mikroakustischen Sensors, der an bestehende Komponenten wie zum Beispiel Schläuche, Rohre oder Container von außen über einen clamp-on-Mechanismus angebracht werden kann. Die Biofilme werden mittels akustischer Oberflächenwellen (SAW) in Echtzeit detektiert. Diese Wellenart kann mit seismischen Wellen bei Erdbeben verglichen werden und ermöglicht eine Wellenanregung an der Außenseite von Komponenten, während die eigentliche Wechselwirkung mit der zu messenden Ablagerung auf der Innenseite der Komponente stattfindet. Die Messung erfolgt nicht-invasiv, denn die akustische Oberflächenwelle kann die Rohrwand durchdringen und von außen Information über Ablagerungen an der Innenwand des Rohrs abgreifen. Durch Messung der Ausbreitungseigenschaften der Oberflächenwelle können so Rückschlüsse auf die Biofilmdicke gezogen werden. Es müssen also zur Messung keine Sensorkomponenten in das System eingebracht werden oder in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit stehen. Das ISAT setzt diesen speziellen Wellentyp in der anwendungsbezogenen Forschung seit vielen Jahren ein um komplexe messtechnische Fragestellungen zu beantworten und immer neue Einsatzgebiete zu erschließen.

„BioNiva“ wird durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie gefördert.

 

Verantwortliche

Prof. Dr. Daniela Nicklas

Universität Bamberg

Viele Phänomene der realen Welt werden durch stationäre oder mobile Sensorsysteme erfasst werden, wie z.B. Verkehr, Wetter, Mobilität, Pro-duktionsprozesse, Warenqualität, Gesundheitszustände oder  Energieverbrauch und -erzeugung. Dazu kommt, dass auch der Mensch immer mehr zum Sensor wird, indem er seine Erfahrungen textuell oder multimedial dokumentiert und innerhalb kürzester Zeit durch soziale Medien verbreitet. Viele dieser Themen fließen zusammen in der Vision einer „Smart City“.

Der Lehrstuhl widmet sich daher folgenden Forschungsfragen:

  • Wie können komplexe und verteilte sensorbasierte Anwendungen durch intelligentes Datenmanagement unter-stützt werden?
  • Wie kann die wechselnde und auch kontextabhängige Datenqualität von Sensordaten bewertet und ggf. auch verbessert werden?
  • Wie können Ansätze der Datenanalyse und des Machine Learning in kontinuierlichen Datenmanagementsystemen integriert werden? Welche Lösungen gibt es für Herausforderungen wie wechselnde Datenqualität und Con-cept Drift?
  • Wie können Datenströme in Plattformen für das Internet der Dinge ganzheitlich verwaltet werden?
  • Welche Anforderungen an ein Privatsphäre-erhaltendes Datenmanagement ergeben sich aus der Verarbeitung sensitiver Sensor-Daten, z. B. bei der Analyse von Mobilitätsdaten?

Um diese Forschungsarbeiten unter realweltlichen Bedingungen evaluieren zu können, betreibt der Lehrstuhl das sogenannte „Living Lab Bamberg“. Dies ist eine offene Forschungs- und Entwicklungsumgebung für sensorbasierte Anwendungen in der Domäne „Smart Cities“, die derzeit an der Universität Bamberg am koordinierenden Lehrstuhl aufgebaut wird. In diesem Realweltlabor sollen Forschungs- und Entwicklungsprojekte gemeinsam mit (vorwiegend lokalen) Unternehmen, gemeinnützigen Einrichtungen und Behörden und insbesondere im Rahmen der TechnologieAllianzOberfranken (TAO) auch mit anderen Hochschulen durchgeführt werden.


Zur Unterstützung studentischer Arbeiten im Kontext des Living Lab Bamberg koordinieren wir außerdem das gleichnamige Innovationslabor, ein Verbundprojekt mit der Hochschule Coburg.