Industrielle und Medizinische Bildverarbeitung

Industrielle und Medizinische Bildverarbeitung

• Modellbasierte automatisierte Justage komplexer optischer Systeme

  Die Anwendung optischer Systeme nimmt sowohl in der Industrie, als auch bei privaten Anwendern stetig zu. Somit werden beispielsweise Interferometer im Bereich der Messtechnik, Laser in der Gravitationsphysik, Teleskope in der Astronomie und Kameraobjektive für bildgebende Verfahren verwendet. Durch diesen wachsenden Bedarf steigen auch der Anspruch und die Komplexität solcher Systeme. Besonders der Montageprozess miniaturisierter und komplexer optischer Systeme wird heutzutage noch überwiegend noch manuell durchgeführt und hängt somit maßgeblich von der Expertise des geschulten Personals ab.

  Leitung: Dr.-Ing. Nils Melchert

  Jahr: 2020

  Laufzeit: 01.04.2020 - 01.04.2023
• ‚In situ‘-Bildverarbeitungsprüfung von thermischen Beschichtungen in Flugtriebwerken (NBank, TinTin)

  Das vorliegende Teilprojekt findet innerhalb der „Technologieinitiative Triebwerksinstandsetzung“ (TinTin) statt, welche ein Verbundprojekt zwischen der MTU Maintenance GmbH, der TU Braunschweig und der Leibniz Universität Hannover darstellt. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei in der Entwicklung von innovativen Wartungstechnologien für Flugzeugtriebwerke. Innerhalb des Teilprojekts sollen mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen Inspektionsprozesse teilautomatisiert und somit effizienter und flexibler gestaltet werden. Dabei ist vor allem eine Quantifizierung von Schadenserscheinungen interessant, da mithilfe vergleichbarer Schadensmaße reparaturfähige Triebwerkskomponenten identifiziert und gesichert werden können.

  Leitung: Prof. Dr. Eduard Reithmeier

  Team: Kolja Hedrich, M. Sc.

  Jahr: 2021

  Förderung: NBank

  Laufzeit: 01.01.2021 - 31.12.2023
• Smart-OP durch KI-basierte Assistenzsysteme

  Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll ein digitaler OP-Assistent entwickelt werden, welcher es ermöglicht durch Instrumentenüberwachung das im OP befindlichen Personal zu entlasten und darüber hinaus Daten für die Planung effizienterer und hygienisch optimierter OPs zu akquirieren. Zentral für die Entwicklung des OP-Assistenten wird eine mehrskalige KI-basierte Bildverarbeitung zur Objekterkennung und Koordinatenregression sein, welche es ermöglicht mit kosteneffektiven und leicht installierbaren Kameras relevante Objekte im Raum zu verfolgen und auch bei Verdeckungen robuste Ergebnisse zu liefern. Zentrale Forschungsfragen umfassen hierbei insbesondere die Netzkonditionierung mit synthetischen Daten auf Basis detailgetreuer virtueller 3D Umgebungen sowie die Entwicklung von Netzarchitekturen bei Kombination mit Zustandsschätzverfahren. Der Erkennungsalgorithmus wird genutzt um alle im Eingriff befindlichen Instrumente zu überwachen und dokumentiert jedes individuelle Werkzeug hinsichtlich Benutzungsdauer, Einsatzart, Benutzer und Bewegungsprofil. All diese Informationen ermöglichen die Erstellung von belastbaren Statistiken und die automatisierte Anfertigung eines OP-Berichts, eine intelligente OP-Planung oder die Konzeptionierung von Greifersystemen für automatisierte Instrumentenanreichungen. Gefördert wird das Projekt durch die Förderline Young Investigator Grands der Leibniz Universität Hannover.

  Leitung: Dr. Ing. Lennart Hinz

  Team: Leon Wiese, M. Sc.

  Jahr: 2024

  Förderung: Young Investigator Grands LUH

  Laufzeit: 01.01.2024 - 31.12.2025
• Einrichtassistenzsystem für Transferpressen auf KI-Basis (SPP 2422)

  Die Qualität umformtechnisch produzierter Bauteile hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Prozesstemperatur, Material- und Maschineneigenschaften sowie Werkzeugeinstellungen. Die Erst- und Wiedereinrichtung von mehrstufigen Werkzeugen ist aufgrund komplexer Wechselwirkungen eine Herausforderung, wobei geschultes Personal implizites Wissen zur Stabilisierung der Prozessbedingungen nutzt, um die Gutteilproduktion sicherzustellen. Das Projekt zielt darauf ab, mittels KI-basierter Methoden die Prozessdaten in Verbindung mit domänenspezifischem Wissen so aufzubereiten, dass implizite Prozesszusammenhänge besser modelliert werden können. Dabei werden Handlungsempfehlungen für die Einrichtung von Umformprozessen generiert. In der ersten Phase werden experimentelle Voraussetzungen geschaffen, um ein mehrstufiges Modell für die Einrichtung von Umformprozessen zu entwickeln. KI-Modelle identifizieren dabei systeminhärente Wechselwirkungen und prädizieren geometrische Qualitätsmerkmale.

  Leitung: Dr.-Ing. Lennart Hinz

  Team: Malte Nagel, M. Sc.

  Jahr: 2024

  Förderung: DFG

  Laufzeit: 2023-2026
• ‚In situ‘-Verschleißmessung von Schmiedewerkzeugen (SFB 1153 C5)

  Der SFB 1153 entwickelt eine Prozesskette zur Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile. Im Teilprojekt C05 werden zwei optische 3D-Messsysteme entwickelt, die Schmiedewerkzeuge im eingebauten Zustand erfassen. Ein robotergeführtes Stereostreifenprojektionssystem prüft den Verschleißzustand von Obergesenken; ein miniaturisierter Sensor in stereo-endoskopischer Konfiguration ermöglicht Messungen in Fließpressmatrizen. Beide Systeme bewältigen Herausforderungen wie begrenzten Bauraum, hohe Temperaturen und nicht kooperative Oberflächen. Automatisierte In-situ-Messungen ohne Prozessunterbrechung liefern empirische Datensätze, die Verschleißbeginn und -fortschritt quantitativ dokumentieren und so Verschleißsimulationen validieren sowie das Verständnis von Verschleißmechanismen fördern.

  Leitung: Dr.-Ing. Lennart Hinz; PD Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Markus Kästner

  Team: Max Brower-Rabinowitsch, M. Sc.

  Jahr: 2024

  Förderung: DFG

  Laufzeit: 2015-2027
• Modellierung des Sinterschmiedens unter Berücksichtigung der Unsicherheitspropagation (SPP2476 - Projekt 9)

  Die Prozesskette Pulverpressen, Sintern und Sinterschmieden ermöglicht die pulvermetallurgische Herstellung von komplexen Bauteilen mit ausgezeichneten mikrostrukturellen Eigenschaften unter hoher Werkstoffausnutzung und Präzision. In verketteten Prozessen pflanzen sich Unsicherheiten fort. Insbesondere die stochastische Natur des pulverförmigen Ausgangsmaterials führt zu vielfältigen Wechselwirkungen und Schwankungen in den nachfolgenden Prozessschritten. So können beim Pulverpressen gebildete Dichtegradienten im Halbzeug zu Verzügen in den sintergeschmiedeten Bauteilen führen. Ziel des Vorhabens ist die prozessübergreifende Modellierung der Prozesskette unter Berücksichtigung der auftretenden Unsicherheiten sowie deren Interaktion und Propagation. Da die Teilprozesse messtechnisch schwer zu erfassen sind, erfolgt die Unsicherheitsquantifizierung mittels schnellrechnender Metamodelle, welche über FE-Simulationen trainiert werden. Für eine finale Analyse der Unsicherheitsentwicklung werden die Modelle der Teilprozesse verknüpft und die Entwicklung der Unsicherheit entlang der Prozesskette quantifiziert. Abschließend erfolgt die Validierung anhand der experimentellen Prozesskette. Die entwickelten Modelle bilden die Grundlage für eine inverse Optimierung der Prozesskette. So kann perspektivisch durch Anpassung der Prozessparameter die Gesamtrobustheit gesteigert oder die eingebrachte Energie minimiert werden.

  Leitung: Dr.-Ing. Lennart Hinz

  Team: Johannes Stegmann, M. Sc.

  Jahr: 2025

  Förderung: DFG

  Laufzeit: 2025-2028
• Steigerung der Ressourceneffizienz von Prozessen der Warmmassivumformung durch die Inline-Fehlererkennung schmiedewarmer Bauteile (SFB1153 T07)

  Im Rahmen des Transferprojekts T07 im SFB 1153 wird gemeinsam mit dem Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen ein Schmiedeprozess industrienah mit dem Ziel der Ressourceneffizienz und Kostensenkung optimiert. Dies geschieht, indem Bauteile im noch heißen Zustand gemessen werden, um auf systematische Fehler in der Schmiede zu schließen und diese im Betrieb zu kompensieren. Hierfür wird auf Basis passender Bauteilgeometrien und Prozessrandbedingungen ein adaptiver Schmiedeprozess inklusive Pressenperipherie entwickelt. Parallel wird auf Basis der Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung des SFB 1153 zur optischen Messung schmiedewarmer Bauteile ein inline-fähiges Messsystem zur Bauteilvermessung entwickelt. Auf Basis von in diesen Messungen ermittelten Geometriemerkmalen, sowie eines digitalen Ersatzmodells des Schmiedeprozesses, wird auf Ursachen der Geometrieabweichung im Schmiedeprozess geschlossen. Auf Basis dieser Ursachen werden Handlungsempfehlungen während des Schmiedeprozesses bereitgestellt, um optimale Bauteilgeometrien zu erzielen und Ausschuss zu reduzieren. Zuletzt ist eine Übertragung der Erkenntnisse auf einen industriellen Schmiedeprozess mit einem Industriepartner geplant.

  Leitung: Dr.-Ing. Lennart Hinz

  Team: M. Sc. Darion Jobs

  Jahr: 2025

  Förderung: DFG

  Laufzeit: 2025-2028