Aufgabenstellung

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines optischen Moduls zur Erweiterung eines üblichen Zwei-Achs-Laserscanners um die Funktionalität des Laserstrahltrepanierens. Das Modul soll zusammen mit dem bereits vorhandenen Zwei-Achs-Scanner einen Anstellwinkel des Laserstrahls ermöglichen, mit dem eine Kontrolle der Konizität von Bohrlöchern bis hin zu zylindrischen Bohrungen und negativen Konizitäten erreicht wird.

Vorgehensweise

Es wird zunächst eine Konzeptstudie durchgeführt, um eine Auswahl der möglichen Lösungsmethoden für das Optikmodul zu finden. Diese bestanden unter anderem aus rotierenden optischen Prismen wie dem Dove-Prisma oder dem Schmidt-Pechan Prisma, Keilplattensystemen, rotierenden Spiegelsystemen, oder Spiegeln auf Galvoscannern. Die Studie wurde mittels grundlegender Raytracing-Simulation der Methoden durchgeführt. Anhand eines zuvor erstellten Lastenhefts und den damit zu erreichenden Leistungsdaten des Optikmoduls wurde eine Methode ausgewählt und diese final vollständig simuliert und optimiert.

Ergebnisse

Es wurden mehrere systemtechnische Lösungsmethoden für das Optikmodul untersucht. Die Bewertung aus der Konzeptstudie führte dazu, dass ein Optikmodul auf Basis von zwei Galvo-Spiegeln (siehe Abbildung) ausgewählt wurde, mit dem der vorhandene Zwei-Achs-Scanner effektiv zu einem Vier-Achs-Scanner erweitert wird, ohne dass Veränderungen am Bauraum oder der Position des Scanners (bspw. Abstand zwischen Scanner und Werkstück) nötig sind. Es wurden zwei alternative Aufbaumöglichkeiten vollständig simuliert und Konzepte für die Ansteuerung des Optikmoduls zusammen mit dem Laserscanner ausgearbeitet.