TY - CONF A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Johann, Sergej A1 - Wu, Cheng-Chieh A1 - Gründer, Klaus-Peter A1 - Kadoke, Daniel T1 - 3D-Gestalts- und -Verformungsmessung - Anwendungsbeispiele N2 - Der Fokus des Arbeitsfelds ist die messtechnisch fundierte Anwendung der 3D-Verfahrenskombination zur Lösung vielfältiger Messaufgaben mit optimaler Datenqualität für interne und externe Kunden. Das setzt insbesondere eine jeweils problembezogene Messmethodik voraus. Dazu setzen wir kameragestützte 3D-Koordinatenmessverfahren ein, die auf dem fotogrammetrischen Prinzip der Bildtriangulation beruhen. Darunter fallen folgende miteinander flexibel kombinierbare Verfahrensmodifikationen: Mehrbildfotogrammetrie, Messadapter für Geometriemerkmale, Streifenprojektionsverfahren, statische bis hochdynamische Stereofotogrammetrie auf Punktebasis oder aufgabenangepasster Oberflächenmuster und mechanisch-optische Taster. T2 - 5th International Conference on Smart Monitoring, Assessment and Rehabilitation of Civil Structures (SMAR 2019) CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - 3D-Verformungsmessung KW - Koordinatenmessung KW - Verschiebungsfeld PY - 2019 AN - OPUS4-48791 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schukar, Vivien A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Abschlussbericht zum DFG-Projekt „FAMOS²“ FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor N2 - Der Mangel an Anwendungsrichtlinien und Validierungsverfahren für struktur-eingebettete faseroptische Dehnungssensoren, insbesondere auf Faser-Bragg-Gitter (FBG)-Basis, führte bislang dazu, dass diese Sensoren trotz ihrer hervorragenden Eigenschaften im Bereich der kommerziellen Material- und Strukturüberwachung nur in geringem Umfange eingesetzt wurden. Fragen zur Degradation der Sensoren unter Beanspruchung, Alterung durch klimatische Einflüsse und Enthaftung infolge Belastung der Struktur konnten bisher nur theoretisch simuliert oder anhand exemplarischer Proben für einzelne einflussnehmende Parameter im Labor untersucht werden. Die Erfassung des Sensorverhaltens im Bauteil unter komplexen Umwelteinflüssen während des Bauteilbetriebes, um damit eine Aussage zur Zuverlässigkeit der Sensormessdaten zu gewinnen, war bisher nicht möglich. Im Forschungsprojekt FAMOS² wurde deshalb von 2014 bis 2018 die Realisierung eines Autodiagnoseverfahrens für faseroptische Dehnungssensoren erarbeitet, um die Funktionszuverlässigkeit und Langzeitstabilität der Sensoren während des Bauteilbetriebes innerhalb einer Bauteilstruktur bewerten zu können. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde gezeigt, dass ein FBG-Sensor mit einer speziell angepassten magnetostriktiven Schicht magnetisch so angeregt werden kann, dass mit einer zugeschnittenen Messmethodik zu jedem Zeitpunkt eine Bewertung der Sensorzuverlässigkeit unter Betriebsbedingungen möglich ist. Die auf den Sensor aufgebrachte magnetostriktive Schicht erzeugt bei Anregung mit einem passenden Magnetfeld eine gepulste, synthetische Dehnung. Diese Dehnung steht in einem definierten Verhältnis zum anregenden Magnetfeld und wird optisch über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge ausgelesen. Die Konstanz dieses Verhältnisses stellt dann ein Maß für die korrekte Funktionsfähigkeit des Sensors dar. Das Beschichtungs-verfahren, das magnetische Anregungs- und optische Ausleseverfahren, wie auch die Validierung des Sensors unter Berücksichtigung faseroptischer Effekte wurden während des Projekts konzeptionell entwickelt, aufgebaut und charakterisiert. Qualitativ kann mit diesem Verfahren zunächst eine Gut-/Schlecht-Beurteilung des Sensors vorgenommen werden. Perspektivisch bietet das Verfahren jedoch auch die Möglichkeit, verschiedene Versagensmechanismen bestimmen und klassifizieren zu können. Es zeichnete sich schon während des Projektverlaufs ab, dass sich aus den erzielten Ergebnissen über das Autodiagnoseverfahren hinaus weitere Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz des kombinierten magnetostriktiv-faseroptischen Sensorprinzips, beispielsweise als reiner Magnetfeldsensor, ergeben. Nach Abschluss dieses Forschungsprojekts besteht nun die Möglichkeit, den Funktionszustand faseroptischer Dehnungssensoren jederzeit unabhängig von Alter, Belastung oder Kenntnis eines Referenzzustands zu einem bestimmten Zeitpunkt bestimmen zu können. Aufbauend auf diesen Ergebnissen können weiterführende Forschungen die Messmethodik vertiefend charakterisieren und weitere Anwendungsfälle erschließen. KW - Faser-Bragg-Gitter (FBG) KW - Sensorvalidierung KW - Magnetostriktive Beschichtung KW - Structural Health Monitoring (SHM) PY - 2018 N1 - Das Dokument unterliegt der Vertraulichkeit und kann nicht zugänglich gemacht werden - Projektlaufzeit: 01.04.2014 - 31.07.2018 The document is subject to confidentiality restrictions and cannot be made accessible - project runtime: 01.04.2014 - 31.07.2018 SP - 1 EP - 28 AN - OPUS4-50418 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Tiebe, Carlo A1 - Johann, Sergej T1 - Adaptable multi-sensor device for gas detection N2 - Innovation is the catalyst for the technology of the future. It is important to develop new and better technologies that can continuously monitor the environmental impact, e.g., for air Quality control or emission detection. In the recently at BAM developed Universal Pump Sensor Control (UPSC3) module, different components and sensors are fused. The combination of the individual components makes the UPSC3 module an excellent monitoring and reference system for the development and characterization of gas specific sensors. Measurements over long periods are possible, for mixed gas loads or for certain gas measurements. The System is part of a mobile sensor network of several sensor units, which can also be used as standalone systems. T2 - Networked Environmental Monitoring – from sensor principles to novel services CY - BAM, Berlin, Germany DA - 06.02.2018 KW - Environmental monitoring PY - 2018 AN - OPUS4-44077 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Moufid, M. A1 - Tiebe, Carlo A1 - El Bari, N. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Bouchikhi, B. T1 - Advance in electronic nose technology developed for the detection and discrimination of ethanol, ammonia, and hydrogen sulfide gases N2 - This work focuses on the design and fabrication of low-cost and fast-response of an electronic nose (E-nose) based on semiconductor gas sensors, for discriminating some synthetic gases such as ammonia (NH3), ethanol (C2H5OH), and hydrogen sulfide (H2S). Additionally, the capability of separating different concentration levels of each considered gases was checked. Dataset treatment of E-nose by using Principal Component Analysis (PCA) showed a good discrimination of the different synthetic gases. Furthermore, perfect classification was reached of different concentration levels of the analysed gases by using Discriminant Function Analysis (DFA). In the light of these results, it could be stated that the developed E-nose system constitutes an inexpensive, rapid, simple to use, and efficient tool for synthetic gases detection. T2 - IEEE International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN) CY - Aveiro, Portugal DA - 29.05.2022 KW - Electronic nose KW - Metal oxide semiconductor KW - Chemometric techniques KW - Environmental analysis PY - 2022 SN - 978-1-6654-5860-3 U6 - https://doi.org/10.1109/ISOEN54820.2022.9789636 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-56574 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Hirschberger, Paul A1 - Bartholmai, Matthias ED - Holl, H. T1 - Aerial Chemical-Trail Detection and Localization N2 - This paper presents first advances in the area of aerial chemical trail following. For that purpose, we equipped a palm-size aerial robot, based on the Crazyflie 2.0 quadrocopter, with a small lightweight metal oxide gas sensor for measuring evaporated ethanol from chemical trails. To detect and localize the chemical trail, a novel detection criterion was developed that uses only relative changes in the transient phase of the sensor response, making it more robust in its application. We tested our setup in first crossing-trail experiments showing that our flying ant robot is able to correlate an odor hit with the chemical trail within 0.14 m. Principally, this could enable aerial chemical trail following in the future. T2 - 37th Danubia - Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Linz, Austria DA - 21.09.2021 KW - Nano aerial robot KW - Trail following KW - Trail detection KW - Localization PY - 2021 SN - 978-3-9504997-0-4 VL - 2021 SP - 39 EP - 40 AN - OPUS4-53409 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Hüllmann, Dino A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin A1 - Dzierliński, M. A1 - Lilienthal, A. J. A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Aerial-based gas tomography – from single beams to complex gas distributions N2 - In this paper, we present and validate the concept of an autonomous aerial robot to reconstruct tomographic 2D slices of gas plumes in outdoor environments. Our platform, the so-called Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS), combines a lightweight Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) gas sensor with a 3-axis aerial stabilization gimbal for aiming at a versatile octocopter. While the TDLAS sensor provides integral gas concentration measurements, it does not measure the distance traveled by the laser diode’s beam nor the distribution of gas along the optical path. Thus, we complement the set-up with a laser rangefinder and apply principles of Computed Tomography (CT) to create a model of the spatial gas distribution from a set of integral concentration measurements. To allow for a fundamental ground truth evaluation of the applied gas tomography algorithm, we set up a unique outdoor test environment based on two 3D ultrasonic anemometers and a distributed array of 10 infrared gas transmitters. We present results showing its performance characteristics and 2D plume reconstruction capabilities under realistic conditions. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available robots and thus constitutes a significant step forward for the field of Mobile Robot Olfaction (MRO). KW - Aerial robot olfaction KW - Mobile robot olfaction KW - Gas tomography KW - TDLAS KW - Plume PY - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-487843 SP - 1 EP - 16 PB - Taylor & Francis CY - London AN - OPUS4-48784 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Hüllmann, Dino A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Lilienthal, A.J. T1 - Airborne Remote Gas Sensing and Mapping N2 - Leaking methane (CH4) from infrastructures, such as pipelines and landfills, is critical for the environment but can also pose a safety risk. To enable a fast detection and localization of these kind of leaks, we developed a novel robotic platform for aerial remote gas sensing. Spectroscopic measurement methods for remote sensing of selected gases lend themselves for use on mini-copters, which offer a number of advantages for inspection and surveillance over traditional methods. No direct contact with the target gas is needed and thus the influence of the aerial platform on the measured gas plume can be kept to a minimum. This allows to overcome one of the major issues with gas-sensitive mini-copters. On the other hand, remote gas sensors, most prominently Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) sensors have been too bulky given the payload and energy restrictions of mini-copters. Here, we present the Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS), which combines a novel lightweight TDLAS sensor with a 3-axis aerial stabilization gimbal for aiming on a versatile hexacopter. The proposed system can be deployed in scenarios that cannot be addressed by currently available robots and thus constitutes a significant step forward for the field of Mobile Robot Olfaction (MRO). It enables tomographic reconstruction of gas plumes and a localization of gas sources. We also present first results showing its performance under realistic conditions. T2 - Networked Environmental Monitoring – from sensor principles to novel services CY - BAM, Berlin, Germany DA - 06.02.2018 KW - Localization of gas sources KW - Mobile Robot Olfaction KW - Tomographic reconstruction of gas plumes KW - Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) KW - UAV-REGAS PY - 2018 AN - OPUS4-44085 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Patrick P. A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Hüllmann, Dino A1 - Krentel, Daniel A1 - Kluge, Martin A1 - Kohlhoff, Harald A1 - Lilienthal, A. J. T1 - Airborne Remote Gas Sensing and Mapping N2 - Leaking methane (CH4) from infrastructures, such as pipelines and landfills, is critical for the environment but can also pose a safety risk. To enable a fast detection and localization of These kind of leaks, we developed a novel robotic platform for aerial remote gas sensing - the so-called Unmanned Aerial Vehicle for Remote Gas Sensing (UAV-REGAS). T2 - Tag der offenen Tür auf dem Testgelände der BAM (BAM TTS) CY - Baruth/Mark - OT Horstwalde, Germany DA - 29.09.2018 KW - Localization of gas sources KW - Mobile Robot Olfaction KW - Tomographic reconstruction of gas plumes KW - Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) KW - UAV-REGAS PY - 2018 AN - OPUS4-46152 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Moufid, M. A1 - Bouchikhi, B. A1 - Tiebe, Carlo A1 - Bartholmai, Matthias A1 - El Bari, N. T1 - Assessment of outdoor odor emissions from polluted sites using simultaneous thermal desorption-gas chromatography-mass spectrometry (TD-GC-MS), electronic nose in conjunction with advanced multivariate statistical approaches N2 - Poor air quality, particularly in urban areas, causes various diseases and degrades living standards. Air Quality could be affected by emissions of odor, Volatile Organic Compounds (VOCs), and other gases. Therefore, assessment and monitoring of odorous air quality using sensitive, simple, rapid, accurate and portable tools is very important for public health. This study aimed to characterize odor emissions to detect malfunctions in facilities and to prevent air pollution and olfactory nuisance in the environment. A gas chromatographic method, in conjunction with sensorial analysis were performed for odorous air samples analysis collected from neighborhood of Meknes city (Morocco). Advanced multivariate statistical approaches, such as Principal Components Analysis (PCA), Discriminant Function Analysis (DFA), Support Vector Machines (SVMs), and Hierarchical Cluster Analysis (HCA), were used to describe samples similarities. The electronic nose (e-nose) data processing exhibits a satisfactory discrimination between the odorous air samples. Twenty-four VOCs with known molecular formulas were identified with Thermal Desorption-Gas Chromatography-Mass Spectrometry (TD-GC-MS). A validated Partial Least Square (PLS) model foresees good calibration between e-nose measurement and TD-GCMS analysis. The finding indicates that TD-GC–MS approach in conjunction with e-nose unit could be suitable tool for environmental measurement-based odor emissions. KW - Electronic nose KW - TD-GC-MS KW - PLS regression KW - Multivariate analysis KW - Outdoor odor emissions PY - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2021.118449 SN - 1352-2310 VL - 256 SP - 118449 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-52626 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Manolov, Manol A1 - Subaric-Leitis, Andreas A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Bestimmung der Maschinennachgiebigkeit beim Einsatz sphärischer Indenter in der Instrumentierten Eindringprüfung N2 - Es wird ein vereinfachtes Verfahren für die Bestimmung und Implementierung der Maschinennachgiebigkeit bei der Verwendung eines sphärischen Indenters dargestellt. Die Maschinennachgiebigkeit wird bei deutlicher Kraftabhängigkeit als Funktion der Kraft in die Auswertung implementiert. Als sensitiver Kennwert dient der aus der instrumentierten Eindringprüfung an Härtevergleichsplatten ermittelte Eindringmodul. T2 - Sensoren und Messsysteme CY - Nürnberg, Germany DA - 26.06.2018 KW - Maschinennachgiebigkeit KW - Instrumentierte Eindringprüfung KW - Sphärische Indenter KW - Vereinfachtes Verfahren KW - Kraftabhängige Funktion KW - Härtevergleichsplatten KW - Eindringmodul PY - 2018 SN - 978-3-8007-4683-5 SN - 0932-6022 VL - 19. ITG/GMA-Fachtagung SP - 565 EP - 569 PB - VDE Verlag GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-45394 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -