Schwingungen verringern die Präzision photonischer Systeme, beispielsweise Laser, Mikroskope oder Kameras. Vibrationsminderung ist also eine wesentliche Aufgabe bei der Entwicklung photonischer Systeme. Im Projekt OpenAdaptronik wird ein Werkzeugkasten auf Basis offener Hard- und Software und leicht zugänglicher Fertigungsmöglichkeiten in Fablabs erarbeitet, der es breiten Anwenderkreisen ermöglicht, eigene Systeme zur Schwingungsanalyse und -minderung zu entwickeln und ganz einfach zu realsieren.

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OPEN ADAPTRONIK

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OPEN ADAPTRONIK
ÜBERSICHT

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Problemstellung
 Störende Schwingungen verringern die Präzision photonischer Systeme
 Adaptronische Systeme ermöglichen hochwirksame Lösungen durch
Integration von
 Aktoren
 Sensoren
 Regelungstechnik

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Anwendungen für die Adaptronik in der Photonik
SOFIA - Im Flugzeug montiertes
Teleskop
Aktive Schwingungsisolation für
optische Tische (Thorlabs)
• hoch spezialisierte Systeme
• Leistungsfähige Komponenten
Hohe Entwicklungskosten
Teure Komponenten

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Potentielle breitenwirksame Anwendungen…
(myphotonics) (diy-drones)

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Open Adaptronik
 Open Source Entwicklungswerkzeuge
 Leicht verfügbare Basiskomponenten
 Nutzung leicht zugänglicher
Fertigungsverfahren
Erschliessung der Adaptronik für breite Anwenderkreise

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Ziele von Open Adaptronik
 Ein offenes und leicht umsetzbares System für die Schwingungsmessung
und -analyse
 Ein Open Source Software-Toolkit zur einfachen, methodischen
Systementwicklung
 Ein Open Source Hardware-Toolkit für die angepasste, preiswerte
Umsetzung adaptronischer Systeme
 Eine offene Wissensplattform zur Dokumentation und zum fachlichen
Austausch

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Projektstruktur

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Forschungsbereich Adaptronik
Modellbildung
und Simulation
Experimentelle
Analyse
Design
und Prototyping
System-
zuverlässigkeit
Regelungs-
technik und
Systemintegr.
Strukturdynamik
und Schwingungs-
technik
Zuv. Signalverar-
beitung und Struk-
turüberwachung
Aktoren
und
Sensoren
Analyse und
Beratung
passive,
aktive und
adaptive
Maßnahmen
…
Regelungs-
technik
SHM
Smarte
Sensorknoten
und –netze
…
Neue Aktoren
und Antriebe
Smarte
Materialien
Elektroaktive
Polymere
…
Betriebsfester
und funktionsint.
Leichtbau
Faserverbund-
bewertung
Prot. Bauteil-
fertigung
Int. aktiver
Materialien
…

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Erfahrungen in der Schall- und Schwingungsminderung
Schallminderung
Doppelglas-
fenster
Aktiver
Industrie-
schalldämpfer
Aktive
Motorlager
Schiffbau
Aktive Systeme
im Automobilbau

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Vorarbeiten
Lagerung optischer Komponenten im Labor
Schwingungsanalyse an einem Helikopter mit Kamerahalterung
Biegemode bei 23 Hz
Kamera-
position
Rotor-
anregung

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Vorarbeiten
MEMS Sensoren im generativ gefertigten Gehäuse zur Schwingungsmessung
Datenerfassungsystem auf Basis von uC-Hardware (Arduino, Raspberry PI)

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 Erstellung von kommerziellen Matlab
Toolboxen zur Simulation aktiver Systeme
 Eigene Simulationsmethotik integriert
 Bietet Unternehmen die Möglichkeit
aktive Systeme effizient auszulegen
 Angebotene Toolboxen
 Structure and Vibration Toolbox
 Ansys®-Matlab® Interface Toolbox®
 Smart Structures Toolbox
Weitere Informationen :
www.mechanical-simulation.de
Vorarbeiten: Mechanical Simulation in Matlab

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Vorarbeiten: Aktordesign mit dem Open Source Tool
FEMM
 Die ermittelten Aktorparameter können unkompliziert in weitere
Simulationsumgebungen übertragen werden.
Stromdurchflos-
sener Leiter
Magnet
Feldlinien-
führung→
F
→
I
→
B
Aktormodell im Halbschnitt
 Modellbildung von kommerziell verfügbaren Aktoren
Tauchspulenaktor VM4032-315

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Recherche von freier FEM- und CAD Software

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Vorarbeiten
Realisierung von Leistungselektronik mit preiswerter Audio-Hardware
Realisierung digitaler Regelungstechnik für Active Noise Control
mit Arduino und Low Cost 32bit uC