Bachelorarbeit: Entwicklung einer elektromechanischen Fokuseinstellung für Lasersysteme

Jan Dräger

Die Clean – Lasersysteme GmbH wurde 1997 von Dipl. -Ing., Dipl.-Kfm. Edwin Büchter und Dr. Winfried Barkhausen gegründet. Clean Laser entwickelt und produziert Lasersysteme zur kontaktlosen Oberflächenbearbeitung mit fokussierter Laserstrahlung. Durch die Verwendung von Laserlicht, ist es möglich nur die notwendigen Bereiche eines Bauteils zu reinigen. Dies ist im Gegensatz zur mechanischen oder chemischen Reinigung besonders Ressourcen sparend. 2010 wurde das Unternehmen mit dem deutschen Umweltpreis ausgezeichnet.

Das Projekt befasst sich mit dem Aufbau der Elektronik und Mechanik einer kompakten opto-mechatronischen Verstelleinheit zur Fokusanpassung (Z-Achsenerweiterung) für 2D-Scansysteme.

Um möglichst wenige elektrische Verbindungen zur Steuereinheit zu benötigen, wurde eine Referenzierung der Verstelleinheit mit Hilfe eines StallGuard fähigen Motorcontrollers realisiert. Dabei wird der bewegliche Schlitten am Ende des Verstellwegs gegen einen Anschlag gefahren. Durch die eintretende Blockierung muss der antreibende Motor wesentlich mehr Leistung aufbringen. Der Motorstrom steigt in diesem Fall messbar an. Mit einem entsprechenden Motorcontroller kann dies zum Referenzieren der Achse verwendet werden.

Die Auswertung des Motorverhaltens erfolgt mit einem TMC2130 basierten SOC System. Die Kommunikation mit dem TMC2130 findet über eine SPI – Bus Übertragung statt. Da der Hauptcontroller des 2D – Scansystems dieses Übertragungsformat nicht unterstützt, wird zusätzlich ein Atmega32 für die Konfiguration sowie Kommunikation zwischen Hauptcontroller und TMC2130 verwendet.