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Nenne Vorteile der Lasermesstechnik (8)!
- Berührungslos (kein Verschleiß an Aufnehmer oder Messoberfläche)
- Hohe zeitliche Auflösung
- Großer Einsatzbereich
- Sehr gute Fokussierbarkeit (Erzielen kleiner Messvolumina)
- Monochromasie (Laserfrequenz als Informationsträger nutzbar)
- Hohe Kohärenz (interferrometrische Messmethoden möglich)
- hohe optische Leistung (flächenhafte Beleuchtung)
- Möglichkeit zur Erzeugung ultrakurzer Pulse (Erzeugung von Momentaufnahmen)
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Nenne Herausforderungen, die sich bei Lasermesstechnik ergeben (3)!
- Empfindlichkeit gegenüber Beleuchtung
- Empfindlichkeit gegenüber Oberflächenstrukturen
- Empfindlichkeit gegenüber Fokuslage
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Welche Lasermessverfahren kennst du (4)!
- Michelson-Interferometer
- Lasertriangulationsprinzip
- Lichtbandprinzip
- Laser-Doppler-Anenometrie
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Was bedeutet Triangulieren?
- Abstandsmessung durch Winkelberechnung
- Sensor projiziert einen Laserpunkt auf das Messobjekt
- reflektiertes Licht trifft abhängig von Entfernung unter einem bestimmten Winkel auf Empfangselement
- aus Position des Lichtpunktes auf Empfangselement und aus Distanz von Sender zum Empfangselement wird Abstand zum Messobjekt im Sensor berechnet
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Beschreibe Prinzipskizze zur Lasertriangulation!
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Welche besondere Bedingung muss für die Lasertriangulation erfüllt werden und wie lautet sie?
- Scheimpflug Bedingung:
- Neigung des Detektors so zu wählen, dass sich Einfallsrichtung, u-Achse in der Objektivebene und Gerade, auf die der Detektor ausgerichtet ist, in einem Punkt schneiden
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Zu welchem Verfahren führt die Erweiterung der Lasertriangulation um eine Dimension? (auch Prinzipskizze)
- Erfassung mittels Flächensensor
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Beschreibe Prinzipskizze und Technische Ausführung des Laserlichtschnittverfahrens!
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Welche Detektoren werden für die Lasertriangulation verwendet?
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Welche Strahlquelle wird fürs Triangulationsprinzip verwendet?
Diodenlaser reicht aus
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Nenne einige Anwendungen der Lasertriangulation/ des Laserlichtschnittverfahren!
- Blechdickenvermessung
- Vermessung von Oberflächen
- Kontrolle von Schweißnähten
- Winkelmessungen an Gesenkbiegepressen
- Profilerfassung mittels Lichtschnitt
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Wie erfolgt Profilerfassung ittels Laserlichtschnitt?
- mehrere Laserlcihtschnittsensoren
- Profilerfassung in Längsrichtung
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Nenne einige (3) konventionelle Messverfahren zur Überprüfung der Maßhaltigkeit von Profilen und stelle ihre Nachteile gegenüber des Laserlichtschnitts dar!
- Messschieber/ Radienlehre/ Schablone (takil)
- Koordinatenmessmaschine (taktil)
- Auflichtverfahren (optisch)
- Nachteile:
- Keine In-Line Messung möglich
- Trennen eines Profilstückes
- Auffedern des Profils an den Schnittkanten
- Stillstandszeiten der Anlage
- spät erkannte Fehler führen zu großem Ausschuss
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Nenne eine wichtige Kontrollmethode, die durch die Laserlichtschnittsensoren in der Profilherstellung möglich wird!
- Statistical Process Control (SPC)
- Ziel:
- Prozess und dessen Qualität schon in Entstehung zu regeln
- Vorgehen:
- wichtige Kenngrößen schon während Produktionsprozesses aufgenommen
- Abweichungen durch geeignete Korrekturmaßnahmen beseitigt
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Nenne die Verfahrensgrundlage aller Lasermessverfahren und den grundsätzlichen Aufbau in Blockschaltbildern und als Prinzipskizze!
- Wechselwirkung von Laserstrahl mit Messobjekt
- => Änderung mindestens eines Laserstrahlparameters
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Nenne Parameter des Laserlichtes, die Messung ermöglichen (4)!
- Amplitude
- Wellenvektor
- Frequenz
- Polarisation
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Nenne die in der optischen Messtechnik verwendeten Laserquellen samt Leistung und Wellenlängen!
- Dieelektrische Festkörperlaser
- Diodenlaser/ Halbleiterlaser
- Gaslaser
- Farbstofflaser
- Triangulationsverfahren:
- hauptsächlich Halbleiterlaser
- cw- oder Pulsbetrieb
- Wellenlängen 650nm - 920nm
- Strahlungsleistung 1mW - 100mW
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Nenne Komponenten zur Lichtdetektion!
- Photodioden, Arraydioden
- CCD- CMOS-Kameras (Zeilen- und 2D- Kameras)
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Nenne wichtige Kenngrößen der Lichtdetektoren!
- Empfindlichkeit
- Bandbreite, Impulsantwort
- Signal-zu-Rausch-Verhältnis
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Wie funktionieren Photodioden? Erkläre Aufbau und Abläufe!
- Photonen treffen auf Material der Diode => in Raumladungszone werden Ladungsträger (Elektron-Loch-Paare) erzeugt => Stromfluss, durch wandern von Ladungsträgern in gegenseitig dotierten Zonen => Fotostrom über viele Größenordnungen linear zum Lichteinfall
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Wiem ist ein CCD-Sensor aufgebaut?
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Erkläre Messaufbau beim Michelson-Interferometer!
- Prinzip schenke ich mir (sollte bekannt sein)
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Welches Problem ist bei Michelson-Interferometer zu beachten und wie kann es behoben werden?
- exakt rechtwinkliges Führen der Spiegel zu Bewegungsbahn
- Lösung: Verwendung von Retrospiegeln
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Wie kann man bei Verwendung des Michelson-Interferometers auch die Bewegungsrichtung mitbestimmen?
- 2 um versetzte Michelson-Interferometer
- 2 versetzte Signale aufgenommen
- aus Reihenfolge kann auf Bewegungsrichtung geschlossen werden
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Erkläre den schematischen Aufbau des Lichtbandprinzips!
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Erkläre das Prinzip der Doppler-Anemometrie!
- Relativgeschwindigkeit zw. Sender und Empfänger beeinflusst vom Empfänger aufgenommene Frequenz
- Interferenzmuster durch zwei Laser auf Objekt gestrahlt
- Frequenz der auf Oberfläche gestreuten Strahlung von Oberflächengeschwindigkeit abhängig
- Vorzeichen und Betrag der Geschwindigkeit durch Dopplerfrequenz berechenbar
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Auf welchem Pronzip beruht das GOM-ATOS-System?
Erkläre es!
- Streifenprojektionsverfahren
- Projektion (weißlicht) bildet Streifenmuster ab
- Erfassen von 3D-Koodinaten für jedes Kamerapixel
- Triangulation
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Nenne einige Möglichkeiten die das GOM-ATOS-System bietet!
- berührungslose und materialunabhängige 3D-Digitalisierung
- Generierung von STL- und CAD- Datensätzen
- Direkter Vergleich mit CAD-Modell möglich
- Qualitätskontrollen möglich
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Erkläre das Funktionsprinzip eines CD-Players (mit Aufbauskizze)!
- /4 Platte dreht Polarisation der Laserstrahlung bei jedem Durchlauf um 45°, so dass Polarisation der reflektierten Strahlung gegenüber einfallender Strahlung um 90° gedreht
- Polarisationsprisma lässt Strahlung einer Polarisationsrichtung passieren, während Strahlung mit senkrechter Polarisation abgelenkt wird. In diesem Fall von Laserdioden emittierte Strahlung transmittiert und die reflektierte Laserstrahlung auf einen Photodetektor abgelenkt
- =>reflektiere Strahl auf Detektor gelengt und fällt nicht in die Laserdiode zurück
- Intensitätsunterschiede durch Pits auf CD erlauben Datenauslesen
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Nenne Wellenlängen der Laserstrahlung die in CD- und DVD-Playern verwendet wird!
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