3D Kamera Next Gen: Innovative Ansätze in der Photonik mittels TPP-Drucktechnologie

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: 3D Kamera Next Gen: Innovative Ansätze in der Photonik mittels TPP-Drucktechnologie

Betreuer: Prof. Robert Lange

E-Mail: robert.lange@h-brs.de           

Anzahl Plätze:   2

Start: Sommersemester 2024

Studiengänge:

• Elektrotechnik  Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau  Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau  Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung

In der Arbeitsgruppe Intelligente Photonische Systeme (IPS) entwickeln wir im Team innovative 3D Kamerasysteme. Schlüsselkomponenten für smarten Sensorsysteme sind unter anderem die Objektive der Kameras und die Strahlformungsoptiken für eine aktive Laser-Beleuchtung. Beide Komponenten sind entscheidend für die Energieeffizienz des Systems, vor allem aber für seine technische Performanz.

Ein wichtiges Ziel unserer Arbeitsgruppe ist die Entwicklung von 3D Kameras "ohne Objektiv" durch den direkten Druck von Linsen oder Linsengruppen auf Bildsensoren. Mithilfe dieses Vorgehens lässt sich der „Depth from (De)focus“ Ansatz umsetzen, bei dem Kameras mit verschiedenen Schärfebereichen parallel arbeiten, um teure Optiken und bewegliche Teile zu vermeiden. Unser hochmoderner TPP-Drucker ermöglicht diese innovative Vorgehensweise.

In diesem Projekt liegt der Fokus auf der ersten Realisierung einer solchen 3D Kamera mit standardisierten Komponenten wie Bildsensoren, LEDs und Lasern. In diesem Rahmen bieten wir verschiedene Subprojekte zur Bearbeitung an, die Sie – je nach persönlicher Neigung – entweder vertieft bearbeiten oder kombinieren. Im Rahmen dieser Ausschreibung können mehrere Kandidaten beschäftigt werden.

 Folgende Unterthemen stehen zur Auswahl:

• Vorversuche zum Depth from Defocus Ansatz
• Design und Test von diffraktiven Mikro – Optiken zur Strahlformung von Laser. (TPP Drucker)
• Herstellung und Erprobung von Mikro-Linsen und Mikrolinsengruppen (TPP Drucker)
• Konstruktion und Erprobung von zur Positionierung von Mikroobjektiven auf Bildsensoren (TPP Drucker)
• Simulationen zu allen Themengruppen. (Spezialsoftware steht zur Verfügung).
• Systemaufbau Mikro-3D Kamerasystem
• Verifikation und Validierung des optischen Mikrosystems

Wenn Sie Interesse an diesen spannenden Themen haben, laden wir Sie zu einem unverbindlichen Vorgespräch ein. Das erforderliche Fachwissen erlangen Sie „on the job“ mit unserer Unterstützung und Anleitung.

Link für Zusatzinfos:

https://www.nanoscribe.com/de/produkte/quantum-x-shape

https://www.researchgate.net/figure/3D-printed-four-lens-systems-on-the-chip-A-CMOS-image-sensor-with-compound-lenses_fig1_313784716

https://www.fotointern.ch/archiv/2015/11/26/panasonic-stattet-weitere-lumix-modelle-mit-der-postfocus-funktion-aus/

Projektphasen

Masterprojekt 1:

• Einarbeitung in die Arbeitsumgebungen: Drucker, Spezialsoftware zur Optikberechnung, Vermessung gedruckter Strukturen
• Erzeugung erster Strukturen und Verifikation des Workflows
•  Vorversuche 3D Messung durch Unschärfe

Masterprojekt 2:

• Entwicklung und Druck einer Beleuchtungsoptik oder eines Objektivs für 3D‑Kameras.
• Entwicklung verbesserter Testsetups
• Verbesserungen der Datenverarbeitung

Masterthesis:

• Optimierungen der Mikrooptiken
• Anwendung und Validierung der entwickelten Optik im Zielkamerasystem.