Open Adaptronik at Open Photonik in Berlin
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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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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, BO
NG
; HO
RTA, LUCAS; SU
LLA, JEFF (1991):
Classical control system design and experim
ent for the Mini-M
ast truss structure. In: Journal of G
uidance, Control, and Dynam
ics 14 (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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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 [email protected] +49 6151 705 567
Heiko Atzrodt Fraunhofer LBF [email protected] +49 6151 705 349
Christoph Tauchert TU Darmstadt [email protected] +49 6151 1624339
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