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Dynamische Fokusanpassung
(2009)
Im Rahmen dieser Diplomarbeit sollen die Grundprinzipien für eine dynamische Fokusanpassung bei scannenden Lasermarkierungsanlagen betrachtet werden. Es soll ein Prototyp zur Verschiebung der Fokuslage in unterschiedliche Ebenen, ohne dabei synchron zum Scanner zu arbeiten, entwickelt und getestet werden. Dazu werden die relevanten Kombinationen von Linsen, Objektiven und Strahlquellen betrachtet und daraus die resultierenden Verfahrwege und Positioniergenauigkeiten für eine definierte Fokusverschiebung in unterschiedliche Ebenen berechnet. Nach der Konstruktion und Fertigung eines Prototyps werden die berechneten Zusammenhänge im Experiment überprüft und die Softwareintegration zusammen mit der Korrektur der geometrischen Positionsabweichungen des Fokus im Bearbeitungsfeld durchgeführt. Markierte Teststrukturen werden ausgewertet und Fehler diskutiert. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen der Entwicklung einer synchron zum Scansystem arbeitenden dynamischen Fokussiereinheit dienen.
Im Rahmen der Bachelorarbeit und des Praxissemesters wurde ein Programm erstellt, welches die theoretische Berechnung der Laserstrahlpropagation ermöglicht. Die theoretische Grundlage bietet das Beugungsintegral von Gustav Kirchhoff. Ziel war es diesen theoretischen Grundlagen in eine geeignete Programmiersprache umzusetzen. Als Entwicklungsumgebung MATLAB ausgewählt. Eine GUI (Graphic User Interface) wurde erstellt, um die Bedienung einfach und benutzerfreundlich zu gestalten. Von besonderer Bedeutung für die Berechnungen ist die Elementgröße, da sie die Genauigkeit der Ergebnisse und die benötigte Berechnungsdauer bestimmt. Hierfür wurde eine empirisch ermittelte Funktion aufgestellt, die es ermöglicht die maximal mögliche Elementgröße zu bestimmen. Weiterhin wurde eine Funktion aufgestellt, welche eine Abschätzung der Berechnungsdauer ermöglicht. In dieser Arbeit wird die Gestaltung und Bedienung, sowie Inhalt und die Umsetzung des entwickelten Programmes zur Berechnung der Laserstrahlpropagation bis zum bisherigen Arbeitsstand beschrieben.