Adaptive Optik und Sensorik im Strahlführungssystem von by Gorriz

By Gorriz

6 Zusammenfassung und Ausblick Mit Hilfe eines Programms, das das Fresnel-Kirchhoffsche-lntegral numerisch misplaced, wur den Beugungseffekte berechnet, die in einem Strahlfuhrungssystem auftreten konnen. Da bei wurden die Intensitatsschwankungen im Freistrahl und im Fokusstrahlengang unter sucht. Erganzend zu bisherigen Ergebnissen zeigt sich, dass die Intensitatsschwankungen im Fokusstrahlengang wesentlich grosser als im Freistrahl sind. Diese Schwankungen kon nen die Ursache fur unterschiedliche Bearbeitungsergebnisse sein, die beim Verfahren ei ner "fliegenden Optik" auftreten. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine sorgfaltige Aus legung des Strahlfuhrungssystems notwendig ist (Kap. 3.6). Gleichzeitig machen die Ergebnisse klar, dass bei veranderlichen Strahlwegen eine Adap tion des Laserstrahls an den jeweiligen Strahlweg im Strahlfuhrungssystem sinnvoll ist. Ein solche Adaption kann mit einem geregelten Strahlfuhrungssystem, das aus einem Strahlsensor, einem adaptiven Spiegel und einer Regelelektronik besteht, erfolgen. Mit den Laboruntersuchungen (Kap. four) wurde die prinzipielle Funktionstuchtigkeit eines geregelten Strahlfuhrungssystems unter Beweis gestellt. Derzeitiger Stand der Entwick lung ist die Realisierung von industriell einsetzbaren Prototypen (Sensor, adaptiver Spie gel, Kap. 5). Damit ist die Grundlage geschaffen, um weitergehende Untersuchungen eines geregelten Strahlfuhrungssystems im Einsatz in der Lasermaterialbearbeitung durchzufuh ren. Der nachste Schritt ist die Integration in eine Anlage und der Betrieb unter Industriebedin gungen. Zu untersuchen ist dabei der Einfluss von verschiedenen Moden auf die Zuverlas sigkeit des platforms. Da der Strahl immer unter Fernfeldbedingungen untersucht wird (der Messstrahl wird durch die erste Linse fokussiert), durften Intensitatsschwankungen im Nah feld die Messungen nicht beeinflussen. So ist das Verfahren auch fur Laserstrahlen an wendbar, die in instabilen Resonatoren erzeugt w

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Der Krümmungsradius ist frei wählbar. Für die folgenden Berechnungen wurden Schnitte des Strahls in verschiedenen Abständen vom Original gemacht. Das Unterprogramm SCHNITTE führt diesen Vorgang mit einem Aufruf aus und normiert dabei auch ggf. mit einem Gaußstrahl der nullten Ordnung. 3 Darstellungsart Ziel der Berechnungen ist es, die Veränderungen eines abgeblendeten Strahls gegenüber einem ungestörten Gaußsehen Strahl zu erkennen. Dazu sind die zur Darstellung der Resultate verwendeten Pseudo-3D- und die 2D-Darstellungen in zweifacher Weise normiert.

Es folgt ein analoges Rechenwerk, aufgebaut aus Operationsverstärkern, das die gewünschten Korrektursignale direkt ausgibt. Als Abschluß dienen variable Ausgangsverstärker, die eine Einstellung der Empfindlichkeit zulassen. Damit stehen die Strahlparameter, Kippung des Strahls in beiden Richtungen und Divergenz, als elektrische Signale zur Verfügung. Ist ein entsprechendes Stellglied vorhanden, so kann mit dem vorhandenen Meßwertaufnehmerein Regelkreis aufgebaut werden. 2 Experimentelle Untersuchung der Komponenten Um eine genaue Auslegung zu ermöglichen, wurden die Komponenten des Systems einzeln untersucht: Das Verhalten des Strahlteilers in Transmission und dessen Zusammenspiel mit dem optischen System, die Funktionsweise und den Aufbau eines adaptiven Spiegels und das Verhalten des Quadrantendetektors.

8). 7: Normierte Intensität eines abgeblendeten Laserstrahls in der TEMoo-Mode über der Fresnel-Zahl aufgetragen Die Darstellung der Intensität auf der Achse ist nicht sinnvoll, da die Intensität identisch null ist. Wie bei der TEMoo-Mode sind die Intensitätsschwankungen umso größer, je kleiner die Blende ist. Gleichzeitig wird der Strahl an den Stellen niederer Intensität deutlich breiter. Diese Verbreiterung ist in der TEMot•-Mode noch stärker zu sehen als in der TEMQO-Mode. Das liegt auch daran, daß die TEMot•-Mode schon an der Startposition des Strahlengangs breiter ist und dadurch relativ mehr als die TEMQO-Mode von der Blende abgeschattet wird (siehe Kap.

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