Modellbasierte automatisierte Justage komplexer optischer Systeme

Die Anwendung optischer Systeme nimmt sowohl in der Industrie, als auch bei privaten Anwendern stetig zu. Somit werden beispielsweise Interferometer im Bereich der Messtechnik, Laser in der Gravitationsphysik, Teleskope in der Astronomie und Kameraobjektive für bildgebende Verfahren verwendet. Durch diesen wachsenden Bedarf steigen auch der Anspruch und die Komplexität solcher Systeme. Besonders der Montageprozess miniaturisierter und komplexer optischer Systeme wird heutzutage noch überwiegend noch manuell durchgeführt und hängt somit maßgeblich von der Expertise des geschulten Personals ab.Weiterhin steigt die Komplexität der Justage exponentiell mit zunehmenden, manipulierbaren Freiheitsgraden der einzelnen Komponenten im optischen System. Der damit verbundene Zeitaufwand und resultierende Ausschuss im Fertigungsprozess führen zu hohen Personal- und Produktionskosten. Aus diesem Grund sind die automatisierte Montage und Justage optischer Systeme nach wie vor Bestandteil aktueller Forschung. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts sollen komplexe optische Systeme in einem sequentiellen, vollautomatisierten Prozess montiert und anschließend feinjustiert werden. Dabei steht die Lageidentifikation einzelner optischer Bauteile in einem geeigneten Referenzkoordinatensystem im Mittelpunkt aktueller Forschungsvorhaben. Durch präzise identifizierte Posen werden schließlich alle Komponenten in die zuvor definierten nominellen Positionen bewegt. Ein zuvor entwickeltes Prädiktor-Korrektor-Verfahren (PKV) soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens auf komplexe optische Systeme erweitert werden. Durch die Anwendung eines hybriden Modells, bestehend aus realem System und Simulation, soll dieser sequentielle Prozess des PKV auf komplexe optische Systeme erweitert werden. Dabei sollen neben einfachen optischen Komponenten, wie Linsen und Spiegeln auch komplexere Bauteile, wie Laserresonatoren und Freiformoptiken in den Montageprozess integriert werden.