Projektvorstellung beim öffentlichen Kick Off des Open Photonik Programms in Berlin auf der Makerfaire .s

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FROM ROCKET SCIENCE TO THE
MAKERSPACE
Open Adaptronik – Open Source Werkzeugkasten für die adaptronische
Erhöhung der Präzision in photonischen Systemen

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Photonik
Nutzbarmachung von Licht mit höchster Präzision

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Schwingungsprobleme - so alt wie die Photonik
... even a slight wind is apt to set up a vibration in the telescope, […]
would make even the slightest tremors readily visible and would
spoil the use of the instrument for accurate work.
Mitchell, S. A. (1910). The Great Open-Air Telescope. Popular Astronomy, 18, 296-299.

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Herausforderung Weltraumanwendung
Belvin, W. Keith; Edighoffer, Harold H. (1986):
The 15 meter hoop-column antenna dynamics: Test and analysis.
In: NASA(DOD Control)Structures Interaction Technology, S. 167–185.

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Herausforderung Weltraumanwendung
 Seit den 1980er Jahren Planungen für immer größere
Strukturen - Teleskope, Antennen,…
 Schwingungsprobleme durch ultraleichte Bauweise
 Traditionelle Möglichkeiten der Schwingungsminderung sind im
Weltraum nicht möglich ( z.B. Schwingfundamente aus Beton…)
WIE,BONG;HORTA,LUCAS;SULLA,JEFF(1991):
ClassicalcontrolsystemdesignandexperimentfortheMini-Masttruss
structure.In:JournalofGuidance,Control,andDynamics14(4),S.778–784.

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Adaptronik – Schwingungen mindern mit aktiven Systemen
Verringerung der Schwingung, indem
1. ein Sensor die Schwingung misst
2. ein Regler ein Signal für eine
kompensierende Schwingung berechnet,
welches
3. durch einen Schwingungsaktor der Störung
entgegenwirkt

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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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Schwingungen in der Hobbyastrononomie
„…geht es mir auch ums
Schwingungsverhalten. Ich hab mal ein 10
kg Gewicht an einem Seil unter die
Montierung gehängt. Ich habe den
Eindruck, es schwingt nicht ganz so wie
vorher.“
(www.astronomie.de)
„…könnte ich mir vorstellen, bringt
unheimlich Schwingung ins System.“
„…Kurz: eine pauschale Aussage kann ich
dir nicht geben.“
(aus dem Forum von astronomie.de)

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

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Open Adaptronik
Transfer der Hochtechnologie zum Maker
Ziel: Erarbeitung eines
Werkzeugkastens für den Bastler:
 Schwingungsphänomene
selbst messen und analysieren
 Lösungen für
Schwingungsprobleme durch
Ausprobieren
kennenlernen und testen
 Schwingungsminderung selbst
bauen

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Open Adaptronik
Transfer der Hochtechnologie zum Maker
 Open Source
Entwicklungswerkzeuge
 Leicht verfügbare
Basiskomponenten
 Nutzung leicht zugänglicher
Fertigungsverfahren
 Open Source Dokumentation

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Wissenschaftlicher Hintergrund
 Evaluierung der Maker-Lösung gegen Equipment aus dem Labor
 Einsatzgrenzen, Kompromisse
 Weiterentwicklungsmöglichkeiten
Bild eines
Sensors aus
dem Labor

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Wissenschaftlicher Hintergrund
 Überführung wissenschaftlicher Einführungen ins Thema in einen
Hands-on Ansatz beim Kennenlernen der Schwingungsphänomene
und Systeme
 Einfache Experimente für eigene Erfahrungen mit Schwingungen
„Wer's nicht einfach und klar sagen kann, der soll schweigen und weiterarbeiten, bis
er's klar sagen kann.“ - Karl Popper

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Erste Ergebnisse
 Ziel:
Schwingungsmessung mit einfachen Mitteln
 Smartphone
 MEMS Sensor
 Kleinmaterial

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Erste Ergebnisse: Open Source Tools für
den Entwurf
 Ziel:
 Modellbildung
 Systementwurf
 Komponentenentwurf (CAD)
 Ermöglicht methodisches
Vorgehen wie in der
professionellen
Entwicklung
 Test gegen kommerzielle
Tools

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Erste Ergebnisse: Qualifikation von Aktoren und
Leistungsverstärkern
 Ziel
 Preiswerte Aktorsysteme auf
Basis von Audioequipment
 Test der Qualität der
Schwingungserzeugung

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Erste Ergebnisse: Anpassbarer Schwingungssensor
 Ziele:
 Preiswert
 leicht an die Anwendung anpassbare
 Robuste Einhausung des Sensors
 3D Druck für leichte Herstellbarkeit des Gehäuses

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 Erfahrungen aus den einzelnen Projekten
 Ankündigungen
 Das Team
 Wiki-Seiten mit technischen Grundlagen, Bauplänen, Dokumentation…

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Nächste Schritte
 Starten weiterer Projekte
 Open Source Plattform für die Schwingungsanalyse und
Regelungstechnik
 Anwendungsprojekt – Schwingungsminderung an optischen
Systemen
 Offene Formate
für den Erfahrungsaustausch und zur Generierung neuer Ideen
 Offene Workshops ab November im FabLab Darmstadt
 Makeathon
 Präsentation des Projekts auf Veranstaltungen
 Maker Faires
 Nacht der Technik

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 Dirk Mayer
Fraunhofer LBF
dirk.mayer@lbf.fraunhofer.de
+49 6151 705 567
 Heiko Atzrodt
Fraunhofer LBF
heiko.atzrodt@lbf.fraunhofer.de
+49 6151 705 349
 Christoph Tauchert
TU Darmstadt
tauchert@is.tu-darmstadt.de
+49 6151 1624339
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