Onderzoek Gunther Steenackers

Abstract

Borstreconstructie met eigen weefsel, specifiek met Deep Inferior Epigastric artery Perforator (DIEP) flappen, heeft de laatste jaren grote vooruitgang geboekt door schade aan de donorsite te minimaliseren. Hierbij is het kiezen van de juiste perforator is cruciaal, aangezien de flap slechts door één perforator wordt gevoed. Hoewel Computed Tomography Angiography (CTA) de standaardmethode is voor bloedvatselectie, heeft het nadelen zoals contrastmiddelen, straling, hoge kosten en geen informatie over flapdoorbloeding. Recente studies tonen aan dat Dynamische Infrarood Thermografie (DIRT) een niet-invasieve methode is die preoperatief de dominante perforatoren en intraoperatief de doorbloede zones van deze perforatoren visualiseert. Het identificeren van deze zones is essentieel om de overlevingskansen van de borst te optimaliseren, maar dit vergt een extra operatietijd van gemiddeld 60 minuten. Het doel van dit project is het voorspellen van doorbloede zones van specifieke perforatoren zonder intraoperatieve metingen, wat resulteert in snellere en nauwkeurigere behandelingen. Dit wordt bereikt door de ontwikkeling van een Convolutioneel Neuraal Netwerk dat getraind wordt met Eindige Elementen Methode (FEM) modellen van de abdomen met perforatoren. Deze modellen worden geconstrueerd met behulp van zowel CTA- als pre- en intraoperatieve DIRT-gegevens, met FEM-updating om het thermisch gedrag van het model aan te passen aan de infraroodmetingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Thiessen Filip
• Mandaathouder: Clarys Warre

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is de afgelopen jaren een enorme evolutie geweest in borstreconstructies met eigen weefsel, met de nadruk op vermindering van schade thv de donorsite. Borstreconstructies met Deep Inferior Epigastric artery Perforator (DIEP) flappen worden heden ten dage verkozen gezien de lage donor site morbiditeit en de mooie esthetische resultaten. Aangezien de flap slechts door een enkele perforator wordt bevloeid, is de juiste keuze van de perforator uitermate belangrijk. Computed Tomography Arteriography (CTA) is het standaard onderzoek om het juiste bloedvat te selecteren. Deze techniek heeft echter enkele grote nadelen: het gebruik van intraveneus contrast, bestraling, hoge kosten, peroperatief niet bruikbaar en geen informatie over de doorbloeding van de flap. Niet enkel de selectie van de juiste bloedvaten is noodzakelijk voor een succesvolle borstreconstructie. Het falen van de flap bij borstreconstructies is af en toe te wijten aan schade ten gevolge van de dissectie van de perforator, falen van de anastomose, of afknikken of compressie van de vaatsteel tijdens het vormgeven van de flap. Klinische monitoring wordt meestal gebruikt om deze problemen te diagnosticeren. Tijdens deze studie zullen we het gebruik van Dynamische Infrarood Thermografie (DIRT) tijdens borstreconstructies verder evalueren als niet-invasief alternatief toepasbaar tijdens alle fasen van borstreconstructies. Deze techniek maakt het mogelijk om de meest dominante perforators te identificeren alsook de goed doorbloede zone. Onze klinische studie bevestigt dat DIRT in staat is om preoperatief de locatie van perforators van DIEP-flappen te bevestigen. Bovendien wordt door het gebruik van DIRT extra informatie over de kwaliteit van de perforatoren verkregen door objectieve monitoring van flapperfusie. Het doel van dit project is om het gebruik van DIRT tijdens borstreconstructies verder te evalueren om het falen van de flap te verminderen en uiteindelijk de kosten voor onze samenleving te verlagen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Verhoeven Veronique

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De behoefte aan bescherming en prestaties in verschillende werk- en sportopstellingen heeft de ontwikkeling van functioneel textiel en kleding met complexe ontwerpen gestimuleerd. Comfort is een belangrijk aspect voor hoogwaardige sportkleding en persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's), omdat dit de gezondheid, sportprestaties en werkefficiëntie van atleten en werknemers beïnvloedt. Helaas is het bekend dat het comfort van deze doeken, bestaande uit complexe structuren en speciale materialen, slecht is. In veel gevallen zijn de klanten tevreden over de functionaliteit (d.w.z. bescherming tegen regen, kou, etc.) maar teleurgesteld over het slechte comfort. Probleem en innovatiedoel: geen van de bestaande state-of-the-art comforttestmethoden is ideaal. Ze vereisen doorgaans talloze fysieke prototypes, gespecialiseerde testapparatuur, langdurige en dure draagtests, enz. Fysiologische parameters, zoals de huidtemperatuur (Tsk) zijn gekoppeld aan thermische sensaties en het comfort van het menselijke subject en kunnen nauwkeurig worden beoordeeld door middel van infrarood (IR). thermografie. Comfort is een complexe zaak die wordt beïnvloed door de intensiteit van de activiteit, klimatologische omstandigheden, materiaaleigenschappen van textiel, kledingontwerp en pasvorm. Kunstmatige intelligentie, in het bijzonder Deep Learning (DL), kan worden gebruikt om om te gaan met deze talrijke parameters die het comfort beïnvloeden. Doel en doelstellingen: ComforTex-AI zal helpen deze problemen met betrekking tot comfort te overwinnen en heeft tot doel algoritmen te ontwikkelen die zullen resulteren in een betaalbare, snelle en gebruiksvriendelijke methodologie om het comfort van kledingstukken te beoordelen en te optimaliseren. Comfortkenmerken van de stof (Ret/Rct), fysiologische parameters (d.w.z. Tsk), omgevingsfactoren (d.w.z. luchttemperatuur/vochtigheid), werkintensiteit en pasvorm van het kledingstuk zullen worden gebruikt als input voor de AI Neural Networks (NN) die de comfortpercepties zullen voorspellen. Het belangrijkste verwachte resultaat is een nieuwe, op algoritmen gebaseerde methodologie, ontwikkeld in de vorm van een gebruiksvriendelijke tool voor bedrijven om te helpen bij het ontwerpen van comfortabele functionele kleding. Verdere resultaten omvatten onder meer: (1) Grote bibliotheek met kwantitatieve gegevens (d.w.z. Tsk, stofeigenschappen Ret/Rct,) getest via de modernste apparatuur en kwalitatieve gegevens (d.w.z. comfortsensaties van menselijke proefpersonen) verzameld in verschillende soorten kleding scenario's; (2) AI-algoritme om het kledingcomfort te beoordelen en te optimaliseren (op een schaal van 5 punten); (3) Op gegevens gebaseerde productclassificatie voor specifieke gebruiksomstandigheden; (4) Gevalideerde koffers voor sportkleding, werkkleding en PBM's voor specifieke doeleinden. Economische impact: de implementatie van de nieuwe methodologie zal de bedrijven helpen bij het maken van geoptimaliseerde keuzes van materiaal- en kledingontwerpen tijdens de ontwikkelingsfase. Dit zal resulteren in een stijging van hun omzet als gevolg van (1) kortere en goedkopere ontwikkelingskosten door minder fysieke prototypes en testen, (2) lagere productiekosten door efficiënter materiaalgebruik en (3) merchandising van kwalitatieve en comfortabele kleding die voldoet aan de behoeften van de drager. Dit zal bovendien de voortijdige leegloop, de overproductie en de overconsumptie beperken, die momenteel grote zorgen baren in de textiel- en kledingsector. Door het sterke multidisciplinaire karakter zal ComforTex-AI het verwerven van nieuwe vaardigheden en kennis mogelijk maken en de marktpositie van de bedrijven in de sector versterken. De specifieke doelgroep bestaat uit fabrikanten van werkkleding, PBM en sportkleding (20 tot 25 bedrijven in België en 30 bedrijven in Duitsland) en tevens producenten van stoffen (11 weverijen en 21 breimolens in België en 15 breimolens in Duitsland).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Knie osteoartrose wordt gedefinieerd als een degeneratieve gewrichtsaandoening uitgelokt door overmatige mechanische belasting. Asafwijking van het onderste lidmaat is een van de belangrijkste oorzaken, gezien de excentrische en ongelijkmatige belasting op het gewrichtsoppervlak. Prothesechirurgie wordt momenteel frequent uitgevoerd voor knieartrose ondanks ontevredenheid bij een vijfde van de patiënten. Dit project beoogt het inzicht te verdiepen in gewrichtssparende interventies. De twee belangrijkste hindernissen uit de klinische praktijk worden benaderd: de statische twee-dimensionele pre-operatieve planning en de ongewenste invloed op het nabijgelegen enkelgewricht. Een discrete elementen analyse van het kniegewricht zal ontwikkeld worden op basis van drie-dimensionele morphometrische data uit het in-huis statistische vormmodel van het onderste lidmaat. Dit maakt analyse op patiënt-specifiek en populatie-niveau mogelijk. De dynamische evaluatie vereist data-integratie uit ganganalysen, uitgevoerd voor en na gewrichtssparende chirurgie. Het bekomen DEA model van de knie zal geïntegreerd worden met beschikbare modellen van de heup en enkel voor de ontwikkeling van een volledige onderste lidmaat model. De bekomen modellen zullen gevalideerd worden op basis van accuraatheid, specificiteit en mogelijkheid tot generalisatie. Klinische toepassing is optimalisatie van chirurgische planning met herstel van de mechanische belasting van knie en enkel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Q-INSPEX richt zich op de ontwikkeling van nieuwe niet-invasieve beeldvormings- en beeldverwerkingsprotocollen om objecten en proefpersonen kwantitatief te inspecteren. De belangrijkste beeldvormingstechnologieën hierin zijn röntgen-, (nabij)infrarood en TeraHertz beeldvorming. Deze technologieën zijn grotendeels complementair aan elkaar en kunnen ingezet worden als (i) een R&D tool om specifieke karakteristieken van materialen (eetwaren, verf, polymeren,...) te meten, (ii) als een kwaliteitscontroleprocedure, geïmplementeerd in een industriële omgeving (bv. compatibel met verwerkingssnelheden) of (iii) inspecties in het veld van gewassen en infrastructuur (bv. corrosie). Bovendien kunnen ze worden toegepast in een breed scala van domeinen: productie van additieven, composieten, kunstvoorwerpen, archeologie, textiel, gewassen, voeding, enz.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Sijbers Jan
• Co-promotor: De Beenhouwer Jan
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Scheunders Paul
• Co-promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Van der Snickt Geert
• Mandaathouder: De Samber Björn
• Mandaathouder: Levrau Elisabeth

Onderzoeksgroep(en)

• Visielab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In samenwerking met een componist werd een conversie van windenergiegegevens naar muziek tot stand gebracht. Gedurende een periode van 1 jaar werden de gegevens van 40 windturbines in Antwerpen verzameld en gebruikt in de muzikale compositie. De resultaten werden gepresenteerd tijdens een concert in Antwerpen (Havenhuis).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In veel gebieden van wetenschap en technologie is het middengolf-infraroodgebied (MWIR) (4000-400 cm-1) een zeer relevant deel van het elektromagnetische spectrum, omdat in dit gebied veel verbindingen en materialen een uniek patroon van absorptiebanden vertonen, dat rechtstreeks verband houdt met hun moleculaire structuur. De huidige MWIR spectroscopische technieken (zoals FT-IR) worden vaak gebruikt, maar deze zijn relatief traag en kunnen alleen in laboratoriumomstandigheden (op kleine monsters) gebruikt worden. In dit project zullen we een Quantum Cascade Laser (QCL) gebruiken om in-situ spectroscopie op afstand mogelijk te maken. Reflectie (vaste stoffen) of transmissie (vloeistoffen en gassen) spectra kunnen worden gemeten met een detector door (snel) scannen van de QCL golflengte (tot 10.000 cm-1 per seconde). We zullen de QCL laser gebruiken in combinatie met drie detectoren die beschikbaar zijn bij de onderzoeksgroepen UAntwerp-InViLab en AXIS: 1) een gedeuterateerde triglycine sulfaat, of DTGS detector, 2) een scanning laser Doppler vibrometer om op afstand fotoakoestische spectroscopie uit te voeren, 3) een thermische camera voor mid-wave hyperspectrale beeldvorming. De drie voorgestelde op QCL gebaseerde systemen vullen elkaar aan: de DTGS maakt een zeer hoge golflengteresolutie mogelijk, de LDV kan worden gebruikt voor fotoakoestische spectroscopie om metingen op grote afstand uit te voeren (tot 100 m), en de op een thermische camera gebaseerde opstelling levert een zeer hoge ruimtelijke resolutie, maar met een lagere golflengteresolutie. De op QCL gebaseerde systemen zullen voor het onderzoek bij InViLab en AXIS ingezet worden in verschillende toepassingen: kunstwerken, corrosie, biomedische en textielinspectie. Bovendien hebben we verschillende andere potentiële toepassingen geïdentificeerd die we in de toekomst samen met andere onderzoeksteams van UAntwerpen zullen onderzoeken: plasmachemie, histopathologie, wegmaterialen, metaaloxidepoeders, meso-poreuze materialen, drugdetectie, recyclage van polymeermaterialen, afvalwater.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Vanlanduit Steve

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Algemeene conclusies en realisaties Het doel van Inspect 4.0 is machine learning en machine visietechnologie te combineren en te integreren in een ​​flexibel en nauwkeurig kwaliteitsinspectiesysteem dat kan worden ingezet in een verschillende textielfabricage-opstellingen. · Aanwenden van bestaande en nieuwe visietechnologie voor geweven stoffen. Camera's werden gekozen en er werd een opstelling gebouwd om inspectie met de visie-technologie mogelijk te maken op een inspectietafel die vergelijkbaar is met die welke al in de industrie worden gebruikt. (KPI2: Geweven en gecoate textielen van partners zullen worden geanalyseerd op de ontwikkelde meetopstelling) · Er werden gedurende het project meerdere cases behandeld. Onze ambitie was geen black-box modellen te ontwikkelen en te gebruiken maar de modellen case-by-case op te bouwen en verder te optimaliseren met de testdata. Op basis van de geringe testdata beschikbaar, is dit grotendeels behaald. · Aanwenden van bestaande en nieuwe visietechnologie voor gecoate stoffen. Op basis van de eerste testresultaten werd besloten dat het opmeten van gecoate weefsels met de huidige beschikbaarheid van camera's niet haalbaar was. Dit, gecombineerd met het feit dat er vanuit de gebruikersgroep voornamelijk interesse was in het detecteren van productiefouten in geweven stoffen, werd besloten hierop voorlopig niet meer in te zetten. · Ontwikkeling van een demonstrator. Er werd een demonstrator voor geweven stoffen op een lichttafel geproduceerd, op rolconfiguratie. (KPI3: De demonstratoren uit het project zullen via workshops, seminaries, vakliteratuur en online video's breed kenbaar worden gemaakt aan de textielindustrie). Deze zal in de nabije toekomst aangewend worden voor workshops, disseminatie-dagen en beurzen. · Uitvoeren van een haalbaarheidsanalyse. De technologie werdl on-site toegepast en gedemonstreerd voor gebruik in een industriële setting, met een partner gekozen uit de begeleidingsgroep. Dit werd finaal gerealiseerd in samenwerking met VDS Weaving. Alle praktische onderzoeks- en ontwikkelingsresultaten werden gepresenteerd en gedocumenteerd in slides. Zowel de opnames van de online-disseminatiemomenten als de slides zijn beschikbaar via https://www.centexbelpresents.be/en/inspect4-0. De code kan vrijblijvend getest worden op aanvraag. De info werd medegedeeld, voorzien van de nodige support van onze onderzoekers om de deelnemende bedrijven wegwijs te maken van de mogelijkheden zonder te focussen op de toeters en bellen. Impactanalyse Het project heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van kennis over het gebruik van cameravisietechnologie voor textielfoutdetectie. Het diende als een platform om textielsectorpartners in contact te brengen met technologiebedrijven. Ondanks de implementatie van deze kennis bij doelgroepbedrijven, is er nog meer kennis nodig. Verschillende evenementen hebben ruimte geboden voor interactie en toekomstige samenwerkingen. Het project trok veel belangstelling, met 48 bedrijven en 6 non-profitorganisaties die deelnamen. In totaal waren er 125 individuele contacten. De resultaten werden verspreid via verschillende kanalen, waaronder LinkedIn en de projectwebsite. Na elk evenement werden links naar documenten en enquêtes per e-mail verzonden naar de doelgroepbedrijven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De bepaling van lokale componenten in de menselijke huid op basis van in-vivo metingen is cruciaal voor medische toepassingen, meer bepaald bij de diagnose van huidziekten. Meer specifiek als een methodologie voor de diagnose van kankertype en identificatie van de penetratiediepte onder de huid, is het van groot belang om te onderzoeken welke celtypen aanwezig zijn en hoe deze worden verdeeld op of onder het huidoppervlak. Al gevolg zijn een aantal medische inspectietechnieken ontwikkeld die kunnen worden gebruikt voor de identificatie van kwaadaardige huideigenschappen. Echter, de meeste van de bestaande technieken worden steeds meer gecontesteerd omdat ze ofwel destructieve bemonstering vereisen (biopsie) ofwel enkel meten op of net onder het huidoppervlak (hyperspectrale beeldvorming) zonder identificatie van de penetratiediepte of gedetailleerde fysiologie van het kwaadaardig huidweefsel. Als veelbelovende contactloze en niet-destructieve beeldvormingstechnologie, dynamische infrarood thermografie inspectie zal worden aangewend in combinatie met hyperspectrale beeldvorming en fysische modellering voor snelle en accurate identificatie van huideigenschappen alsook medische screening aangezien het mogelijk is om fysiologische eigenschappen te differentiëren op basis van een gecombineerde thermisch-hyperspectrale respons van de huid. Om de nauwkeurigheid en snelheid van weefselonderzoek te optimaliseren, zal de HS+IR-meetmethode worden ondersteund door numerieke modellering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondanks de mogelijkheid tot het succesvol karakteriseren van de toestand van materialen van schilderijen alsook andere kunstobjecten op niet-invasieve wijze, Macro X-Ray Fluorescentie beeldvorming (MA-XRF) lijdt aan een nadeel dat zijn meest gewaardeerde toepassing aanzienlijk beïnvloedt nl het onthullen verborgen functies en overgeverfde composities. Hoewel de penetratieve eigenschappen van de primaire en secundaire röntgenstralen met voordeel kunnen worden gebruikt om ondergrondse informatie te onthullen die cruciaal is voor kunsthistorici en –conservatoren, zal de mate waarin een bepaalde laag selectief gevisualiseerd kan worden, afhangen van de exclusieve aanwezigheid van een element in die laag. Bijgevolg verschijnen lagen met een vergelijkbare elementaire signatuur vermengd in hetzelfde distributiebeeld terwijl de exacte volgorde van de lagen onduidelijk blijft. Bijgevolg is in veel gevallen een (betwiste) monsterextractie verplicht om de gedetecteerde elementen toe te wijzen aan een specifieke laag binnen de verfstratigrafie. Om chemische beeldvorming met een extra dieptedimensie aan te vullen, wordt een dubbele aanpak gepresenteerd: (1) het scheiden van de oppervlaktesignalen van diepere signalen door de MA-XRF-detector hoekgeometrie uit te breiden en de resulterende potentiële diepte-informatie te benutten die binnen de absorptie-effecten op emissielijn verhoudingen ligt door een niveau van gegevensverwerking toe te voegen aan het bestaande protocol; (2) het reconstrueren van de opbouw van de laag en de toewijzing van de gedetecteerde signalen door een infrarood thermografische camera op te nemen in de meetopstelling. Om het aantal aanwezige lagen en hun volgorde te karakteriseren, zal een multi-sinus warmte-excitatie worden gebruikt in het spectrale bereik van 1.5-5μm, gecombineerd met toepassing specifieke post-processing van de hypercube-afbeeldingen in het frequentiedomein. De voorgestelde multimodale MA-XRF + IRT-meetmethodologie is ontwikkeld op basis van testmodellen en gevalideerd op historische schilderijen en houten panelen, in samenwerking met het Koninklijk Museum voor Schone Kunsten (KMSK) te Antwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Van der Snickt Geert
• Mandaathouder: Hillen Michaël

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Net-destructief testen gebruik makend van infrarood thermografie is nog steeds onderzoek in volle ontwikkeling met als doel het behalen van een hogere nauwkeurighied en snellere inspectie. Vandaag de dag worden er tevens meer complexe vormen en materialen geinspecteerd. Ten gevolge van de evolutie, wordt het bijna onmogelijk the meest toepasbare meetstetup te selecteren op een efficiente en snelle wijze. In het bijzonder zijn grote onderdelen een uitdaging aangezien deze niet in een enkele beweging kunnen geinspecteerd worden. Het doel van dit onderzoeksproject is de ontwikkeling en implementatie van een optimalisatieroutine voor het genereren van meetsetup parameters initieel op basis van eindige elementen simulaties en later geupdate op basis van preliminaire metingen. Deze optimalisatie routine is gebaseerd op reponsie surface technieken en zal gevalideerd worden met state-of-the-art methoden. Deze optimalisatie routine zal getest worden op verschillende samples met als doel het testen van de betrouwbaarheid en robuustheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Mandaathouder: Verspeek Simon

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bij de studie van historische schilderijen en als voorbereiding van restoratie activiteiten van dit type van kunstvoorwerpen is het zeer relevant om na te gaan welke materialen en degradatieproducten aanwezig zijn en hoe deze op of just onder het oppervlak verdeeld zijn. Hiervoor werd reeds een groot aantal analytische methoden ontwikkel, die voornamelijk voor de identificatie van artistieke materialen gebruikt worden. Vele van deze methoden verbruiken echter monstermateriaal en geraken hierdoor in onbruik. of zijn gecontesteerd. In situ analyse methoden met mobiele apparatuur levered vaak enkel informatie op over een beperkt aantal punten. Als reactie hierop werden recent diverse mobiele scanapparaten ontwikkeld waaronder macroscopische X-straal fluorescentie (MA-XRF). Dit is echter een nogal trage methode. Thermografie kan hier een alternatief bieden zowel voor het bepalen van de parameters van bepaalde materialen als voor het (snel) inspecteren van kunstwerken. Het doel van dit onderzoeksproject is daarom te trachten de nadelen van de huidige inspectie systemen te verminderen door chemische speciatie beeldvorming van schilderijen te latne voorafgan door een snelle screening met behulp van thermografie in het NIR gebied. Deze multi-sensor methode moet toelaten om de voordelen van een snelle inspectie methoden te combineren met die van een trage scan methodieke die meer accurate resultaten oplevert.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerpse X-straal Beeldvorming en Spectroscopie (AXIS)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt een nieuwe methodiek ontwikkeld op basis van infrarood lock-in thermografie voor het testen van producten (materiaalkarakterisatie, kwaliteitscontrole) alsook voor inspectie van kunstwerken. Infrarood thermografie laat toe verschillen in thermisch/opwarmgedrag van een object in beeldvorm te bekomen. Bij lock-in thermografie wordt een sinusoïdale lichtbron gebruikt om het bestudeerde object op te warmen. Hoewel gewoonlijk pulserende thermografie (PT) gebruikt wordt als thermografische inspectie-techniek, is deze methode niet geschikt voor inspectie van kwetsbare structuren (art en biologisch weefsel inspectie, bloedsomloop, ...) door de hoge ogenblikkelijk energiestraling. Anderzijds kan met de traditionele lock-in thermografie enkel één defect op een bepaalde diepte geïnspecteerd worden. Bovendien moet minstens één stationaire periode van de sinusoïdale excitatie geobserveerd worden om zinvolle kwantitatieve resultaten te verkrijgen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Louarroudi Ebrahim

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Algemeen doel Actieve thermografie wordt internationaal gezien als een snelle en efficiënte manier om defecten in gelijmde materialen op te sporen in een tijdspanne van enkele minuten. Helaas vereist een correcte uitvoering en interpretatie van deze methodologie veel ervaring die tot op heden nauwelijks aanwezig is in Vlaanderen. Hierdoor wordt de implementatie in de Vlaamse industrie als erg risicovol en te duur beschouwd. Mensen excelleren in kwalitatieve detectie van afwijkingen, maar computers zijn dan weer nauwkeuriger om effectief deze te meten. Maar om experimenten en computersimulaties te laten samenwerken, is nauwkeurige correlatie tussen model en experiment de grootste zorg. Dit project wil kwantitatieve thermische metingen toegankelijk maken voor de industrie en de meerwaarde aantonen van de koppeling met numerieke simulaties. De vragen komen van een brede reële doelgroep gaande van verlijmingen in de houtindustrie (+/- 31 bedrijven in België) tot kwaliteitscontrole van zonnepanelen na schade (+/- 200 in Vlaanderen), structureel kunststof composiet producenten in aerospace sector (+/- 50 in Vlaanderen), steriele blisterverpakkingen (+/- 10) in de medische sector en afdichtingsfabrikanten (+/-5). Al deze sectoren hebben de delaminatie problematiek als gemene deler waarbij een inspectie oplossing het primaire doel vormt van dit project. Concrete doelen en resultaten: 1. Afleveren van een gevalideerde, generieke beslissingsboom die een zelfstandige implementatie toelaat van actieve thermografie in product inspectie. (KPI2: minimaal 5 validaties in 5 verschillende sectoren i.s.m. studenten via masterproeven) 2. Hands-on gids om nauwkeurige thermisch-mechanische numerieke simulaties uit te voeren. (KPI2: 3 verschillende gevalideerde simulatiemodellen voor verschillende sectoren, i.s.m. studenten via projecten) 3. Automatische detectie van delaminatie d.m.v. thermografie met geüpdatet numeriek model als basis, hoe snel is dit mogelijk in een productieproces? Streven naar 20m/min (KPI2+4) 4. Mobiele detectie: kan actieve thermografie in variërende omgevingsomstandigheden mobiel geïmplementeerd worden? (KPI4) 5. Parameter bepaling voor setup optimalisatie van product inspectie opstellingen op basis van numerieke model updating. (KPI4) Gerealiseerde resultaten en impact Mbt automatische detectie van delaminatie aan de hand van infrarood thermografie kunnen we stellen dat we erin geslaagd zijn deze doelstelling te behalen. Tweede doelstelling is het bepalen en optimaliseren van de juiste setup parameters voor optimalisatie van de meetopstelling uitgevoerd voor product inspectie aan de hand van IR thermografie. Ook hier kunnen we stellen dat we deze doelstelling behaald hebben en dat we de belangrijkste parameters gedefinieerd hebben om een infraroodmeting in gecontroleerde en geoptimaliseerde omstandigheden, gekoppeld aan de respectievelijke casus, uit te voeren. Derde doelstelling bestond uit de ontwikkeling van een mobiele detectie aan de hand van infrarood thermografie gekoppeld aan een mobiele meetsetup. Vierde doelstelling bestond uit de ontwikkeling van een hands-on gids met betrekking tot thermische numerieke simulaties. Ook hier kunnen we stellen dat deze doelstelling behaald waarbij een handboek met regels werd ontwikkeld en good practices dat door bedrijven kan aangewend worden om zelf met infrarood thermografie aan de slag te gaan voor inspectie doeleinden. Ten slotte werd de samenstelling van een consortium met betrekking tot gebruikers van actieve thermografie in Vlaanderen in beschouwing genomen. Op dit ogenblik lopen er gesprekken met andere belangengroepen rond Industriële visietechnologie om de samenstelling van een consortium rond IR thermografie hierin te integreren. We bekijken of het haalbaar is dit consortium onder te brengen in een van de bestaande netwerken in Vlaanderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Lauriks Leen

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Botkanker vereist brede resectie, waarna het defect wordt opgevuld met donorbot of gesteriliseerd bot en gefixeerd met platen/schroeven. Literatuur die de gegenereerde compressiekracht en het effect op botheling evalueert, ontbreekt. In dit project ontwikkelen we een gestandaardiseerde chirurgische procedure om een reproduceerbare compressiekracht te verkrijgen. Gegevens uit biomechanische experimenten worden gebruikt om de kracht virtueel te simuleren tijdens stappen. Onderzoeksvragen/hypothesen De operatietechniek speelt vermoedelijk een rol in casussen met vertraagde botheling, met name bij de patiënten waarin het botcontact tussen de botent en het gezonde bot niet optimaal is. De hypothese is dat door een reproduceerbare, vooraf bepaalde compressiekracht, de intercalaire reconstructie meer stabiel is, met minder (of geen) botentfalen of hardware falen. Doelstelling 1: Inzicht verwerven in de bothelingspatronen bij verschillende biologische intercalaire reconstructietechnieken (WP1, WP2) Doelstelling 2: Verkrijgen van een reproduceerbare compressiekracht in een opstelling (WP3) Doelstelling 3: Evaluatie van de verandering van compressiekracht en stabiliteit van de constructie tijdens cyclische belasting (WP4) Doelstelling 4: Ontwikkelen van een virtuele tool om de kracht te stimuleren tijdens stappen (WP5)

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De integriteit van niet-verstevigde betonnen structuren in beginstadium van constructie hangt af van vele factoren. Een van deze is het ontstaan van scheuren die cruciaal kunnen zijn bij bepaalde applicaties. Dit probleem is van groot belang voor diepe geologische afval afvoerconcepten dewelke beton als principiële barrière component beschouwen met een gebruiksduur van meerdere 1000en jaren. Dit is ook het geval met de huidige Belgische afvoerconcepten waarbij warmtestralend radioactief afval wordt nabehandeld in containers van beton en staal en die gepositioneerd worden diep onder de grond en gebruik maken van niet-verstevigde betonnen ondersteuning. In het beginstadium van de constructie van de bewaarplaats, de mechanische integriteit van de betonnen componenten is van cruciaal belang vanuit het standpunt van veiligheid alsook performantie. De basisdoelstelling van dit doctoraatsonderzoek bestaat uit het ontwikkelen en implementeren van een multiscale-gebaseerd gekoppeld thermo-hydro-mechanisch model dat zal gebruikt worden voor het bestuderen van niet-versterkte beton in een initieel stadium. Meer specifiek zal de doctorandus een mathematisch model ontwikkelen dat het ontstaan van scheuren beschrijft ten gevolge van thermo-hydraulisch-mechanische transiente condities. In mindere mate zal een tweede doelstelling bestaan uit het uitvoeren van experimenten op laboschaal met als doel het identificeren van de belangrijkste parameters ter validatie van het model.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Craeye Bart
• Co-promotor: Steenackers Gunther
• Mandaathouder: Babaei Saeid

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De heup functioneert als een kogelgewricht, met kraakbeenlagen die de gezamenlijke oppervlakken aan beide kanten bedekken, en beschermen tegen schokken en zorgen voor vlotte bewegingen. Wanneer het kraakbeen wordt aangetast door mechanische, infectieuze of ontstekingsoorzaken, kan het gewricht uiteindelijk slijten - een aandoening die bekend staat als osteoartritis. Recente literatuur wijst erop dat tot 80% van alle gevallen van heupartritis verband houden met subtiele variaties in de gewrichtsgeometrie. Deze variaties zouden kunnen leiden tot toegenomen piekgewrichtspanningen en gewijzigde belastingverdelingen op het kraakbeen leiden. Hoewel het mechanisme steeds meer in de literatuur wordt herkend, ontbreekt een diepgaand begrip van de ware impact ervan. Verder wordt de prevalentie van deze morfologische variaties veel hoger gerapporteerd dan het werkelijke aantal patiënten die zich aanbieden voor de behandeling. Het doel van dit proefschrift is het verkennen van de impact van variatie in heupgewrichtsanatomie op de beslastingverdeling tijdens dagelijkse levensactiviteiten. Ik ben van plan om de rol van mechanische drivers in het begin en de voortgang van kraakbeenletsels van de heupgewricht te verduidelijken door middel van geavanceerde multidimensionale statistieken en gepersonaliseerde belasting- en spanningsprognoses. De laatste stap van dit proefschrift is om deze bevindingen geleidelijk over te brengen in de klinische praktijk en in de operatiekamer door virtuele pre-chirurgische planning te voorzien, die nauwkeurig wordt geïmplementeerd tijdens de operatie, met behulp van state-of-the-art navigatietechnologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Audenaert Emmanuel

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Een nieuwe generatie van digitale camera's maakt gebruikt van lichtpulsen, meer bepaald van de tijd tussen het verzenden en het ontvangen van de puls na reflectie, om de diepte tot het geobserveerde object te berekenen. Dit "Time-of-Flight" principe vervangt geleidelijk aan andere driedimensionele scantechnieken, zoals stereovisie en "structured light". Hoewel het idee en de mogelijkheden van ToF-camera's wezenlijk verschillen met deze van de "klassieke" optische camera's, valt de "computer vision" gemeenschap nog altijd terug op de beproefde methodes inzake kalibratie en "structure-from-motion". Wij stellen een nieuwe techniek voor die het voordeel van "Time-of-Flight" tenvolle aanwendt, zonder de noodzaak om in het beeld kenmerken te spotten en te herkennen. In een volgende stap plannen we het ontwerp van een nieuw cameramodel, algemener dan het bekende "pinhole" model, dat ons in staat zal stellen om laterale kalibratie en dieptekalibratie simultaan uit te voeren. Het theoretische ontwerp zal gevalideerd worden door zowel simulaties als echte experimenten (uitgevoerd door een computergestuurde robotarm). Uiteindelijk zullen realistische toepassingen beschouwd worden, in samenwerking met sommige van onze industriële partners.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Penne Rudi
• Co-promotor: Steenackers Gunther
• Mandaathouder: Roios Pedro

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Bij het bestuderen van historische schilderijen en meer specifiek de restauratie van dergelijke artefacten, is het van groot belang te onderzoeken welke materialen en degradatieproducten aanwezig zijn en hoe deze verdeeld zijn zowel op als onder het materiaaloppervlak. Conventionele niet-destructieve in situ methoden zoals X-ray fluorescentie en X-ray diffractie worden alleen gebruikt voor puntanalyses en deze registratie van deze spectra vergt verschillende minuten, resulterend in lange scantijden voor het opmeten van de data hypercubes. Thermografie inspectie, als alternatieve niet-destructieve en contactloze techniek, kan worden aangewend voor materiaalidentificatie maar ook voor kunstinspectie waarmee verschillende chemische verbindingen kunnen worden onderscheiden. Dit projectvoorstel heeft als onderzoeksdoel het verbeteren van niet-invasieve macroscopische materiaalkarakterisering van vlakke objecten zowel binnen een industriële als culturele context, door het verhogen van bestaande beeldvorming technologie met meer specifieke beeldvorming van organische als niet-organische verbindingen door het combineren van de gevestigde X-ray technieken met IR thermografie en hyperspectrale beelden. Een gecombineerde aanpak elimineert de nadelen van deze technieken en resulteert bovendien in een snellere meting en materiaalidentificatietechniek alsook hogere identificatienauwkeurigheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Ribbens Bart

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Demeyer Serge
• Co-promotor: Blondia Chris
• Co-promotor: De Meulenaere Paul
• Co-promotor: Hellinckx Peter
• Co-promotor: Latré Steven
• Co-promotor: Peremans Herbert
• Co-promotor: Steckel Jan
• Co-promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Vangheluwe Hans
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Weyn Maarten
• Mandaathouder: De Mey Fons
• Mandaathouder: Hristoskova Anna

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerpen Systemen en software Modellering (AnSyMo)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Mertens Luc
• Co-promotor: Penne Rudi
• Co-promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De heup functioneert als een kogelgewricht, met kraakbeenlagen die de gezamenlijke oppervlakken aan beide kanten bedekken, en beschermen tegen schokken en zorgen voor vlotte bewegingen. Wanneer het kraakbeen wordt aangetast door mechanische, infectieuze of ontstekingsoorzaken, kan het gewricht uiteindelijk slijten - een aandoening die bekend staat als osteoartritis. Recente literatuur wijst erop dat tot 80% van alle gevallen van heupartritis verband houden met subtiele variaties in de gewrichtsgeometrie. Deze variaties zouden kunnen leiden tot toegenomen piekgewrichtspanningen en gewijzigde belastingverdelingen op het kraakbeen leiden. Hoewel het mechanisme steeds meer in de literatuur wordt herkend, ontbreekt een diepgaand begrip van de ware impact ervan. Verder wordt de prevalentie van deze morfologische variaties veel hoger gerapporteerd dan het werkelijke aantal patiënten die zich aanbieden voor de behandeling. Het doel van dit proefschrift is het verkennen van de impact van variatie in heupgewrichtsanatomie op de beslastingverdeling tijdens dagelijkse levensactiviteiten. Ik ben van plan om de rol van mechanische drivers in het begin en de voortgang van kraakbeenletsels van de heupgewricht te verduidelijken door middel van geavanceerde multidimensionale statistieken en gepersonaliseerde belasting- en spanningsprognoses. De laatste stap van dit proefschrift is om deze bevindingen geleidelijk over te brengen in de klinische praktijk en in de operatiekamer door virtuele pre-chirurgische planning te voorzien, die nauwkeurig wordt geïmplementeerd tijdens de operatie, met behulp van state-of-the-art navigatietechnologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Steenackers Gunther
• Co-promotor: Audenaert Emmanuel

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

We beschouwen elliptische of ellipsoidale puntenwolken die voorkomen in camerabeelden of bekomen zijn door datafusie. De ruis op deze punten dicteert het gebruik van robuuste procedures. Als illustratie werken we een case uit: bepaal de positie van een gekende bol t.o.v. een gekalibreerde camera a.h.v. zijn elliptisch beeld.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Penne Rudi
• Co-promotor: Mertens Luc
• Co-promotor: Steenackers Gunther

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject