Simulation des Strahlengangs einer telezentrischen F-Theta

Lehrstuhl für Bildverarbeitung
Institute of Imaging & Computer Vision
Studienarbeit
„Simulation des Strahlengangs
einer telezentrischen F-Theta-Optik“
Arbeitsgebiete:
Optik-Simulation, F-Theta-Optiken, ggf. MATLAB
Beschreibung
Im Rahmen des INTAKT-Projekts (http://www.lfb.rwthaachen.de/de/projekte/intakt/index.html) wird eine Fertigungszelle
entwickelt, in der Bauteile mit einem Laserstrahl verschweißt werden.
Um einen besonders hohen Durchsatz zu erreichen, geschieht die Positionierung des Laserstrahls auf dem Bauteil mit einem sog. Scanner (s.
Abbildung 1): Im Scanner trifft der einfallende Laserstrahl auf zwei
Spiegel, die sich präzise verkippen lassen, so dass der Laser in x- und
y-Richtung abgelenkt und damit genau auf der zu schweißenden Stelle
platziert werden kann. Zum erfolgreichen Schweißen muss zudem sichergestellt werden, dass der Laserstrahl in z-Richtung in einer Ebene
fokussiert ist. Zu diesem Zweck wird üblicherweise eine spezielle FTheta-Optik verwendet, die speziell auf den Laser und seine spezifische Wellenlänge abgestimmt ist (s. Abbildung 2).
Im Falle der INTAKT-Anlage soll zusätzlich zum Laserstrahl Licht
Abbildung 1: Schematischer Aufbau
mit anderen Wellenlängen den Scanner und die F-Theta-Optik passie- eines Scanners
ren, so dass sich aufgrund von Dispersion der Strahlengang verändert.
Daher soll eine Simulation durchgeführt werden, die das prinzipielle
Verhalten von F-Theta-Optiken bei verschiedenen Wellenlängen
offenlegt und Rückschlüsse auf mögliche Verbesserungen im
Strahlengang zulässt.
Die Aufgabenstellung der Studienarbeit umfasst folgende Arbeitsschritte:
x Einarbeitung in einen Freeware-Optiksimulator z. B. KDP-2,
OSLO, WINLENS (hier besteht freie Auswahl) oder alternativ: Entwurf eines Optik-Simulators nach dem
Snelliusschen Brechungsgesetz unter MATLAB
x Einarbeitung in den Aufbau von F-Theta-Objektiven
x Simulation einer F-Theta-Optik bei verschiedenen Wellenlängen und Einfallswinkeln u. U. mit leichten Abwandlungen
zur Verbesserung des Strahlengangs
x Auswertung der Simulationsergebnisse
x Verfassen der Studienarbeit
Abbildung 2: Vergleich der Strahlengänge
einer herkömmlichen Optik mit einer telezentischen F-Theta-Optik
Interesse oder Rückfragen?
Dipl.-Ing. Nicolaj Stache, Tel: 0241 80-27864, [email protected]
Lehrstuhl für Bildverarbeitung
Prof. Dr.-Ing. Til Aach
Sommerfeldstraße 24
D-52074 Aachen
1/1
Tel.: +49 (0) 241-80-27860
Fax: +49 (0) 241-80-22200
[email protected]
www.lfb.rwth-aachen.de