Absolut messender Abstandssensor für die industrielle Fertigungsmesstechnik
Schema zur Integration des MoLECL-Sensors in eine Anlage zur Lasermaterialbearbeitung. Über einen dichroitischen Spiegel wird das Sensorlicht in den Strahlengang eines Materialbearbeitungslasers eingekoppelt. Die hohe Messrate des Sensors erlaubt eine Synchronisation mit den Pulsen des Werkzeuglasers, so dass eine Abtragshöhenkontrolle zwischen den Bearbeitungspulsen möglich ist.
Die Entwicklung eines innovativen Messsystems ist Ziel eines Forschungsprojekts, das derzeit am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) bearbeitet wird. Hiermit soll es möglich sein, absolute, axiale Abstandsmessungen an technischen Oberflächen mit großer Messgeschwindigkeit vorzunehmen.
Prinzip des Sensors
Konventionelle Laserabstandssensoren nutzen Messeffekte außerhalb der Lichtquelle. Bei dem sogenannten MoLECL-Sensor (Mode-Locking-External-Cavity-Laser) wird das Messobjekt in den Laserresonator integriert, das heißt, die technische Oberfläche des Messobjektes ist als externer „Spiegel“ des Laserresonators aufzufassen. Die gesuchte Abstandsinformation wird damit der Laseremission einer modengekoppelten Laserdiode direkt aufgeprägt und steht über die Messung der Pulsfolgefrequenz zur Verfügung. Durch die Verbindung dieser Optik mit einem schnellen elektronischen Regelkreis kann bei einer Messrate von 200 kHz eine Messauflösung von 1 µm erwartet werden.
Anwendungen des Messsystems
Durch die Kombination seiner Eigenschaften (absolute Abstandsmessung, axiale Messung, hohe Messrate, hohe Auflösung, Messung an technischen Oberflächen, robuster und preiswerter Aufbau) ist der MoLECL-Sensor hervorragend für den Einsatz in der industriellen Fertigungsmesstechnik geeignet. Anwendungen wie die in-situ Überwachung von Dreh,- Fräs- oder Schleifprozessen oder eine absolute Positionsmessung bei Werkzeugmaschinen sind erschließbar. Besonders bei der Vermessung von Werkzeugen für die Umformtechnik, der Feinbearbeitung, der Kontrolle des Abtrages in der Lasermaterialbearbeitung (s. Abb.) oder bei der Anwendung optischer Sensoren für die Oberflächen- und Koordinatenmesstechnik können die Eigenschaften dieses Sensorsystems mit Vorteil zum Tragen kommen.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt das Forschungsprojekt (Laufzeit bis Mitte 2005).
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Dieses Fachgebiet umfasst wissenschaftliche Verfahren zur Änderung von Stoffeigenschaften (Zerkleinern, Kühlen, etc.), Stoffzusammensetzungen (Filtration, Destillation, etc.) und Stoffarten (Oxidation, Hydrierung, etc.).
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