Onderzoeksgroep

InViLab

Expertise

Trillingen, geluid. Stromingsmechanica. Optische meettechnieken en industriële visie. Signaalverwerking en beeldverwerking. Systeemidentificatie.

Bitumieuze mortels: een versnelde testaanpak. 01/10/2021 - 30/09/2022

Abstract

Bitumineuze mortel kan beschouwd worden als de ontbrekende schakel tussen bindmiddel en asfaltmengsels en kreeg in de laatste decennium meer aandacht. Onderzoek naar de mechanische eigenschappen van bitumineuze mortels kan leiden tot een beter begrip van het mechanische gedrag van asfaltmengsels en daarmee tot het ontwerp en de bouw van kosteneffectieve en duurzame wegen. De state-of-the-art tests om de eigenschappen van deze materialen te vinden zijn cyclische belastingsproeven, die tijdrovend zijn en gebruik maken van klassieke meetinstrumenten die alleen een globaal beeld geven van de mechanische eigenschappen van het hele monster. In dit onderzoek worden nieuwe versnelde mechanische testprocedures ontwikkeld die gebruik maken van de trillingen van de monsters om de complexe elasticiteitsmodulus, de vermoeiingseigenschappen en het healingvermogen van de bitumineuze mortels te bepalen. Verschillende optische meettechnieken worden gebruikt en gecombineerd om deze nieuwe methodes te ontwikkelen en te valideren. Deze methoden kunnen een grote stap voorwaarts zijn in de wegenbouw omdat de testtijd wordt teruggebracht van uren/dagen tot enkele minuten. Dit laat toe om onderzoek te doen naar meer monsters en om het mengselontwerp te verbeteren. Bovendien kunnen de veldmetingen met de gecombineerde optische meettechnieken licht werpen op enkele sterk onderzochte aspecten van asfaltmengsels, zoals de mengefficiëntie, zelfverhitting of de plaatselijke healing van microscheuren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Geautomatiseerd Open Precisie Landbouwplatform (UTOPIA). 01/03/2021 - 29/02/2024

Abstract

Precisielandbouw moet op grote schaal worden ingevoerd om de productie op een zodanig peil te brengen dat deze in aanzienlijke mate bijdraagt tot het verkleinen van de kloof tussen de huidige en de vereiste wereldvoedselproductie. Verwacht wordt dat de vergroting van de meet- en actuatiefrequenties voor bijvoorbeeld de bewaking van plagen en de besproeiing zal bijdragen tot bijvoorbeeld een grotere opbrengst. Sensing is een belangrijk element om de productiviteit en de productkwaliteit te kwantificeren en om beslissingen te nemen. Toepassingen zoals kartering, bewaking, exploratie en precisielandbouw vereisen een betrouwbaar platform voor teledetectie. In de precisielandbouw is het de bedoeling informatie over de variabiliteit van bodem/water en plantomstandigheden te verzamelen en te analyseren om de efficiëntie van het landbouwperceel te maximaliseren. Dit zou ook de last voor de landbouwer verhogen, aangezien de meettijd en de tijd voor de gegevensverwerking aanzienlijk toenemen. Dit kan worden ondervangen met geautomatiseerde (coöperatieve) precisielandbouw waarbij gebruik wordt gemaakt van autonoom rijdende voertuigen, vaartuigen, drones en speciale installaties die op reguliere landbouwmachines zijn gemonteerd. Voor de coöperatieve robotmissies zullen de gegevens worden voorzien van nauwkeurige positie-informatie en worden samengevoegd met andere gegevens om een digitale kaart te creëren. Om goede prestaties te bereiken voor een intelligent systeem in autonome navigatietaken zullen we ook een 3D wereldmodel bouwen dat geïntegreerd zal worden met een digitale tweeling op plantniveau om het lokale pad te verbeteren zodat we nauwkeurige informatie verkrijgen. Om de data van heterogene sensoren te integreren, zal een platform ontwikkeld worden om de bruikbaarheid van de beschikbare sensoren te bepalen voor de optimalisatie van de spatio-temporele interpolatie. Dit project zal zich richten op één (gestandaardiseerd) platform waar (robot)paden en monitoring strategieën kunnen ingesteld worden en de drones/USV's/AGV's automatisch ingezet kunnen worden wanneer aan bepaalde voorwaarden voldaan is. De meetgegevens zullen beschikbaar zijn voor verschillende belanghebbenden in hetzelfde platform.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Nexor - Cyber-fysische systemen ten bate van de vierde industriële revolutie 01/01/2021 - 31/12/2026

Abstract

De vierde industriële revolutie (Industrie 4.0 zoals het vaak wordt genoemd) wordt aangedreven door extreme digitalisatie, mogelijk gemaakt door een enorme rekenkracht, gestuurd door slimme machines en draadloze netwerken. In de laatste zes jaar heeft Nexor — een multidisciplinair samenwerkingsverband tussen vier Antwerpse onderzoekslaboratoria — daar een solide portfolio opgebouwd. Momenteel versterken we het consortium om ons toe te laten door te groeien tot een gevestigde waarde in het Europese landschap. Het voorliggende projectvoorstel beschrijft onze plannen voor 2021 - 2026, met de expliciete bedoeling om industriële partners in staat te stellen hun Industrie 4.0 uitdagingen aan te pakken. We volgen daarbij een vraaggedreven aanpak, om toekomstige partners te overtuigen onze innovatieve ideeën op te pikken. We mikken daarbij onder andere op gezamenlijke onderzoeksprojecten (TRL5—7) en licentieovereenkomsten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Gehoornde verhalen - Verkenning van de functionaliteit en evolutionaire geschiedenis die schuilgaan achter het voorkomen van hoorns in adders. 01/11/2020 - 31/10/2022

Abstract

Sommige slangen vertonen horenachtige structuren op de tip van hun snuit, of boven de ogen. Opmerkelijk genoeg zijn dergelijke uitsteeksels, met name in de familie van de adders (Viperidae), herhaaldelijk geëvolueerd, en dit onafhankelijk in verschillende clades. Vroege herpetologen hebben wild gespeculeerd over de mogelijke functie van de horens, maar niemand heeft ze echt grondig bestudeerd. In dit project zal ik een aantal mogelijke functies van rostrale en supra-oculaire uitsteeksels testen, aan de hand van een combinatie van gedragswaarnemingen, visuele modelering, vibrometrie, thermografie, (elektronen-)microscopie, histologie, µ-CT scanning en 3D reconstructie op specimens van verschillende soorten adders. In het laatste luik van dit onderzoek zal ik de informatie uit de functionele analysen combineren met gegevens over de distributie, ecologie en natuurlijke historie van Viperidae (beschikbaar in de literatuur en online databanken) om ideeën te testen over de ecologische factoren die de evolutie van horens bij slangen beïnvloed hebben.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

4D Thermische beeldvorming van mensen gebruik makend van statistische vormmodellen. 01/10/2020 - 30/09/2022

Abstract

In dit project zullen we een methode ontwikkelen om de thermische conditie van een persoon te volgen doorheen de tijd, met behulp van onder meer thermische camera's. Daartoe worden virtuele 3D-modellen opgesteld. De voorgestelde techniek legt de basis voor een gebruiksvriendelijk en mobiel meetsysteem voor laboratoria, ziekenhuizen, revalidatiecentra, trainingsfaciliteiten voor sporters.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

PhairywinD-project. 01/03/2020 - 28/02/2025

Abstract

In dit doctoraatsonderzoek zullen we een niet-destructieve testtechniek ontwikkelen voor de geautomatiseerde en kwantitatieve inspectie van blote en gecoate staalconstructies tijdens fabricage en operatie, met behulp van een hyperspectrale camera. Waar het menselijk oog en kleurencamera's drie kleuren in het zichtbare bereik waarnemen, kan een hyperspectrale camera enkele tientallen tot hondertallen beelden vastleggen over een veel breder golflengtebereik (meestal in het infrarode gebied). Dit vergemakkelijkt de observatie van verschijnselen die niet kunnen worden waargenomen met traditionele camera's. Hoewel hyperspectrale camera's hun verdiensten al hebben bewezen bij de kwaliteitscontrole van voedingsproducten, staat het gebruik ervan voor niet-destructief onderzoek nog in de kinderschoenen. De belangrijkste beperking van hyperspectrale beeldvorming is de beperkte ruimtelijke resolutie. We zullen een beeldverwerkingstechniek ontwikkelen om de ruimtelijke resolutie van hyperspectrale beelden kunstmatig te verhogen. We zullen een techniek inzetten om continu over het oppervlak van de constructie te scannen om inspectietijden te verkorten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Onderzoek naar de fundamentele plasma-effecten op de tumor micro-omgeving via de ontwikkeling van een gecontrolleerd plasma-systeem voor klinische kankertherapie. 01/01/2020 - 31/12/2023

Abstract

Niet-thermische plasmatechnologie wint aan interesse als nieuwe kankertherapie. Plasma wordt reeds klinisch toegepast bij patiënten met hoofd- en halskanker, de zesde meest voorkomende kanker wereldwijd, met lange-termijn overlevingskansen onder 50%. Hoewel de eerste studies veelbelovend zijn (bv. partiële remissie, minder pijn, geen gerapporteerde neveneffecten), werd een aandachtspunt gesignaleerd bij de klinische toepassing, nl. lage reproduceerbaarheid van de behandeling. De huidige plasmatoestellen worden immers met de hand bediend en de arts moet zelf een inschatting maken i.v.m. geschikte behandelingtijd. Dit leidt tot een grote variabiliteit, zeker als de arts het plasmatoestel over een groter oppervlak moet bewegen. Daarom willen wij een robotsysteem voor plasmabehandeling ontwikkelen, dat toelaat om de fundamentele plasma-effecten op de tumor te onderzoeken, voor klinische kankerbehandeling. We zullen meerdere sensoren gebruiken om de patiëntomgeving te detecteren, artificiële intelligentie om de patiëntverstoringspatronen (bv. ademhaling) te 'leren en voorspellen', en een robotarm om het plasma toe te dienen. We zullen dit systeem uittesten op 3D tumormodellen en op muizen. Dit project zal een grote stap voorwaarts betekenen voor klinische toepassing van plasma voor kankerbehandeling, door de voorheen onbekende biologische responsen van plasma te ontrafelen en een antwoord te bieden op de klinische aandachtspunten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Geautomatiseerde inspectie van infrastructuur aan de hand van drones (AUTODRONE). 01/10/2019 - 30/09/2021

Abstract

In dit project gebruiken we drones om schade in infrastructuur te detecteren en op te volgen: windturbines, bruggen, sluizen, gebouwen, zonnepanelen, etc. Om een efficiënte vluchtplanning toe te laten voeren we een onderzoek uit naar bestaande vluchtplanningstools. Verder ontwikkelen we machine learning technieken om schade op een automatische manier te detecteren in de grote hoeveelheid beelden. Daarnaast onderzoeken we een methode om de evolutie van de schade in kaart te brengen. Er worden een 9-tal case studies uitgewerkt doorheen het project. De project is een samenwerking tussen UAntwerpen en WTC en bevat ook een gebruikersgroep van een 20-tal bedrijven (drone piloten en eigenaars van infrastructuur).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

High-Precision Hybrid Laser-gebaseerde Additive & Subtractive Manufacturing (Hi-PAS). 01/01/2019 - 31/12/2022

Abstract

Het consortium beoogt met dit SBO-project twee hoofddoelen te realiseren. Ten eerste, om via een rigoureuze onderzoeksmethodiek beter te begrijpen hoe de ruwheid vermoeiingslevensduur van additief vervaardigde metallische componenten aanzienlijk kunnen warden verbeterd. We voorzien dit door een multidisciplinaire aanpak uit te rollen, d.w.z. op vlak van oppervlakte- en vormmetrologie, niet-invasieve kwantificering van de restspanning en het in kaart brengen van de procesparameters die een invloed hebben op de corrosiemechanismen. Bovendien, een sterke troef in dit project, is de mogelijkheid om ook de onderlinge verbanden te onderzoeken tussen fenomenen. Het tweede hoofddoel is om fundamentele kennis op te bouwen m.b.t. hoe het laser-gebaseerd hybride productieproces substantieel verbeterd kan worden: Meer bepaald om complexvormige metallische componenten te kunnen maken met een hoge precisie en dit zonder verdere intensieve nabewerkingen (met name ook wel bekend als "first-time-right" aanpak).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Wegdekkwaliteitsinspectie. 01/11/2018 - 31/10/2019

Abstract

In dit onderzoeksproject willen we een verdere stap zetten in het verfijnen en concretiseren van technieken voor een automatische wegdekkwaliteitsinspectie voor toepassing in de regio Flanders, om het wegenbeheer te vereenvoudigen en kosten te besparen door het wegdek op de juiste momenten op de juiste plaatsen te renoveren of te vernieuwen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkeling van een nieuwe optische signaalverwerkingmethode om vervormingen in de asfaltconstructie te analyseren met behulp van Fiber Bragg technologie met het oog op het ontwerpen van een nieuw asfaltmodel. 01/07/2018 - 31/12/2019

Abstract

Dit project heeft als doel het verzamelen van en het verifiëren tot betrouwbare gegevens van vervormingen in asfaltverhardingen, met behulp van optische Bragg vezelsensoren. Deze sensoren zijn reeds geïntegreerd in een fietspad van de Universiteit Antwerpen (project CyPaTs op Campus Groenenborger). FBG is een nieuwe technologie voor het meten van deformaties in een materiaal, b.v. door externe belasting. Voor een asfaltverharding is de levensduur van de lager gelegen asfaltlagen direct gerelateerd aan deze vervormingen, belastingen en rusttijden tussen de belastingen. Tegenwoordig wordt deze levensduur alleen gemeten door middel van Falling Weight Deflection (FWD) metingen voor het primaire wegennet en elke twee jaar. Deze metingen zijn tijdrovend, duur en de weg moet voor een bepaalde tijd worden afgesloten. De FBG-technologie zou een oplossing kunnen bieden om deze vervormingen continu te meten met lagere kosten. Bovendien geeft FBG meer inzicht in de vervorming onder alle beschikbare omstandigheden (temperatuur van de weg, verschillende belastingen, rustperioden). Om de levensduur te voorspellen, moet een asfaltvervormingsmodel worden ontwikkeld, gebaseerd op een monitoringprogramma gedurende minimaal 1 jaar. Het project zal toelaten om de verouderings- en helende eigenschappen op lange termijn van de verharding te bepalen. In dit project zullen beide technologiedomeinen worden gebruikt: FBG-gegevens zullen de vervormingen in de structuur op een zodanige manier ter beschikking stellen dat de parameters van een visco-elastisch plastic asfaltmodel continu worden geoptimaliseerd. Het geïnstalleerde FBG-meetsysteem van CyPaTs zal in dit project worden gebruikt. Gegevens zullen worden verzameld door middel van een monitoringcampagne onder normale omstandigheden (klimaat) en geconditioneerde omstandigheden, gekalibreerde belastingen en rustperioden. Deze gegevens worden gebruikt voor het aanpassen van de parameters van een eenvoudig vervormingsmodel gebaseerd op de Young-modulus. De gegevens kunnen worden gebruikt bij toekomstige applicaties voor parametrische correlatie in meer complexe modellen, b.v. een visco-elastisch (Burgers) en een visco-elastisch plastisch model (Huet-Sayegh). In dit project wordt een eerste aanzet gegeven. Een uitdaging is het effect van veroudering en zelfherstelling te kunnen onderscheiden bij de metingen, b.v. toename van de weerstand tegen vervorming tijdens een rustperiode na een belastingset. In de huidige modellen wordt hiermee geen rekening gehouden en moet de verwachte levensduur geschat worden door FWD-tests uit te voeren met veel variantie in de resultaten. Bovendien wordt in de FBG-setting de veroudering continu geregistreerd. Dit geeft inzicht in het verouderingsmechanisme van asfaltverhardingen waardoor deze factor als fundamentele parameter kan worden gebruikt in het complex vervormingsmodel en in een voorspellingsmodel voor de geschatte levensduur van de verharding. Bovendien kan in de toekomst met deze kennis een nieuwe verouderingsmethode onder laboratoriumomstandigheden worden ontwikkeld . Het projectwerkprogramma bestaat uit 3 werkpakketten. Het eerste werkpakket richt zich op de signaalverwerking van optische FBG-spectra. Dit houdt de methode in om piekverschuivingen te bepalen om een ​​juiste rekwaarde te verkrijgen. Werkpakket 2 richt zich op de identificatie van de Young-modulus uit FBG-trillingsmetingen met behulp van de zogenaamde inverse modelleringsmethode. Hiermee worden de mechanische materiaaleigenschappen van de verschillende lagen van het asfalt geïdentificeerd te beginnen met een eenvoudig elastisch Young-modulusmodel. Werkpakket 3 heeft betrekking op de monitoring van de Young-modulus in de tijd op de asfaltverhardingsstructuur van CyPaTs fietspad gedurende 24 maanden en deze te relateren aan meer complexe modellen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Sensing en simulatie voor slimme assemblage en logistiek (SENSALO). 01/10/2017 - 30/09/2019

Abstract

In het project worden 3D-visietechnieken en 3D-simulaties gebruikt om het assembleren en verpakken van producten efficienter, effectiever en veiliger te maken. De 3D-visietechnieken worden gebruikt om de mensen, machines en producten op de werkvloer op te volgen. Dit kan gebeuren in het kader van veiligheid, kwaliteitscontrole, als ondersteuning bij de taakuitvoering, of als hulpmiddel voor automatisering.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Niet-lineaire en tijdsvariërende data-gebaseerde modellering van roterende machines. 01/07/2016 - 31/12/2017

Abstract

Roterende machines komen in heel wat toepassingsgebieden voor, gaande van grootschalige toepassingen zoals windturbines tot meer kleinere als medische vloeistofpompen. De beschikbaarheid van een wiskundig model om het dynamisch gedrag te modelleren is van cruciaal belang voor het ontwerp, de predictie en de controle van deze roterende systemen. In het wetenschappelijke domein "systeemidentificatie", wordt het mathematisch model verkregen via experimentele data. Omdat de dynamische karakterisatie van roterende machines niet-lineair is alsook tijdsvariërend, kan het niet adequaat gemodelleerd worden met behulp van bestaande klassieke identificatietechnieken. Het doel van dit project is dan een theoretisch raamwerk op te stellen om zowel het tijdsvariërend als het niet-lineaire dynamische gedrag van roterende machines te modelleren gebruikmakend van experimentele gegevens. De voorgestelde aanpak bestaat uit het modelleren van zowel het niet-lineaire als het tijdsvariërende karakter van dynamische roterende systemen aan de hand van een collectie van lineaire periodiek tijdsvariërende modellen. In dit project zullen we ons richten op de identificatie en valuatie van niet-lineaire en tijdsvariërende rotoren gedragen door hydrodynamische glijlagers. De nieuwe aanpak bestaat uit vier stappen: (i) de bouw van een niet-lineaire en tijdsvariërende virtueel model van "vloeistof-gedreven" lager-rotor systemen vertrekkende van de wetten van de fysica; (ii) ontwikkeling van een parametrische identificatietechniek; (iii) realisatie en aanpassingen van de regelbare lager-rotor opstelling; (iv) validatie van het theoretisch raamwerk via real-life experimenten afkomstig van een rotor-kit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Karakterisering van geavanceerde materialen met behulp van hybride inverse modellering op basis van volle-veld optische metingen. 01/11/2015 - 31/10/2019

Abstract

Kennis van de mechanische eigenschappen van materialen is absoluut noodzakelijk bij het simuleren van het gedrag van structuren en systemen in diverse ingenieurswetenschappen: bouwkunde (gebouwen, bruggen, wegen, …), elektromechanica (vliegtuigen, auto's, …), biomedische wetenschappen (implantaten, prothesen, …) en in de elektronica (halfgeleider materialen). Bijkomend kan deze kennis gebruikt worden als manier om optredende schade in een structuur of systeem tijdens de gebruiksfase snel op te sporen en om hieruit de overblijvende levensduur in te schatten. De voorgestelde hybride inverse modellering om materiaaleigenschappen te karakteriseren, maakt gebruik van twee voorheen gescheiden technieken om de mechanische eigenschappen te schatten. Het simultaan gebruiken van deze twee technieken werd nog nooit eerder toegepast. Via het gebruik van laser Doppler vibrometrie voor de optische meting van zowel resonerende (bij lage frequenties) als propagerende oppervlaktegolven (bij hoge frequenties), kunnen modale parameters en golfpropagatieparameters gelijktijdig bepaald worden. Na het vergelijken van deze resultaten met Eindige Elementen en analytische modellen en via een inverse modellering met intelligente optimalisatie-algoritmen zal het mogelijk zijn om meer materiaal eigenschappen te identificeren, met een verbeterde nauwkeurigheid en op een kortere tijdsspanne. Dit biedt mogelijkheden om ook complexere materialen (bijv. een gelaagd poro-elastisch wegdek) in situ te beproeven. De voorgestelde methode zal tot verschillende innovaties leiden, zowel op het meettechnische vlak, als op het gebied van dataverwerking en optimalisatie. De procedure zal toegepast worden in drie verschillende toepassingsgebieden: asfalt wegdekken (bouwkunde), composietmaterialen (elektromechanica), en op een trommelvlies en beenmateriaal (biomedische toepassing).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

3D camera geassisteerde trillingsmetingen voor producttesten en kwaliteitscontrole. 01/10/2015 - 30/09/2019

Abstract

In dit project ontwikkelen wij een techniek om trillingstesten en kwaliteitscontrole van producten te faciliteren door gebruik te maken van 3D time-of-flight (ToF) camera beelden en computer-aideddesign (CAD) tekeningen. Ten eerste stelt de voorgestelde procedure de testingenieur in staat om automatisch sensorlocaties op een product te bepalen. Ten tweede ontwikkelen wij een methodologie die toelaat om trillingsmetingen uit te voeren op bewegende onderdelen of producten (windturbines, ruitenwissers, etc. of producten op een lopende band).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Frequentiedomein identificatie van quasi-periodiek tijdsvariërende systemen met toepassingen uit de mechanische en biomedische wetenschappen. 01/10/2015 - 30/04/2017

Abstract

Quasi tijdsperiodieke fenomenen komen voor in tal van domeinen. Denk bijvoorbeeld aan windturbines of helikopter bladen waarby de structuurdynamica afhankelijk is van de fluctuaties in de rotatiesnelheid, of de elektrische impedantie van een hart die sterk afhankelijk is van variaties in het hartritme. Deze 'systemen' hebben de specifieke eigenschap dat hun dynamisch gedrag quasi-periodisch varieert in de tijd. De irregulariteit van deze periodiciteit kan gemodelleerd worden met behulp van een periodisch tijdsvarierend model waarvan de periodiciteit op zich afhankelijk is van de tijd. Deze manier van modelleren overbrugt de kloof tussen gevestigde lineair tijdsinvariante systeemidentificatietechnieken en meer ingewikkelde aanpakken gebaseerd op niet-lineaire tijdsvariërende systemen. De extractie van quasi tijdsperiodieke modellen in het frequentiedomein is een belangrijk hulpmiddel voor de interpretatie, de analyse, de voorspelling en de controle van dynamische systemen. De focus van dit project is het ontwikkelen van een veralgemeend raamwerk voor de identificatie van quasi tijdsperiodieke systemen met toepassingen in de mechanica en in de bio-medische wetenschappen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Volgende generatie van heterogene sensorische netwerken (NEXOR). 01/01/2015 - 31/12/2020

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)