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Dank Lasertriangulation fit für die praktische Zukunft

Lasertriangulation ist ein lichtbasiertes Verfahren, mit welchem man Distanzen bis zu einem Meter und mit sehr hoher Genauigkeit (wenige Mikrometer) messen kann.

Der Sensor besteht im Wesentlichen aus einer Laserdiode und einem Kamerachip, welche in einem definierten Abstand und Winkel zueinander angeordnet sind. Das am Messobjekt reflektierte Licht wird auf dem Kamerachip abgebildet. Dabei korreliert die Position der Abbildung auf dem Kamerachip mit der gemessenen Distanz. Derartige Sensoren werden z.B. eingesetzt, um in Fertigungsstrassen Objekte genau zu positionieren. Auch können Eigenschaften von Oberflächen oder Kratzer erkannt werden.

 

Viele Firmen im Rheintal (dem «Photonics Valley») setzten solche Sensoren ein oder stellen diese, oder Komponenten davon, selbst her. Um derartige Aufgaben mit lichtbasierter Technologie zu lösen, braucht es entsprechende Fachkräfte.

Genau dafür bildet die HTW Chur in ihrem schweizweit einmaligen Bachelorstudium Photonics junge Menschen aus. In diesem sehr praxisorientierten Studiengang lernen sie Geräte zu entwickeln, welche lichtbasierte Technologie (eben Photonics) enthalten. Ein erstes Projekt, um diese Ausbildungsziele zu erreichen, ist die Entwicklung eines Lasertriangulationssensors. Wie in der Praxis erhalten die Studierenden zu Beginn ein Lastenheft mit den Wünschen des Kunden. Es folgt die Einarbeitung in das Konzept der Lasertriangulation, welches im Photonics Lab praktisch überprüft wird. So können die Studierenden das Konzept und die Machbarkeit für ihren individuellen Sensor verifizieren.  Danach folgt die Entwicklung der Hardware. Das Schema wird gezeichnet und jeder Studierende erstellt das Layout für seinen eigenen Sensor. Es ist ein gewisser Stolz bei den Studierenden zu spüren, wenn sie zum ersten Mal die selber entwickelte Leiterplatte in den Händen halten. Von Hand werden dann alle Bauteile bestückt und die Schaltung in Betrieb genommen. Meistens hat sich der eine oder andere Fehler eingeschlichen. Das ist gut so, denn der Lerneffekt aus eigenen Fehlern ist meistens am grössten. Während der Ausbildung dürfen und sollen die Studierenden Fehler machen, später in der Industrie ist das zu teuer.  Wenn die Hardware läuft, die Spannungen stimmen und kein Bauteil auf der Leiterplatte heiss wird, kann die Software entwickelt werden. Mit der Montage der geeigneten Optik auf der Kamera und der Laserdiode funktioniert der Lasertriangulationssensor bereits. Fehlt nur noch das Gehäuse. Dieses wird konstruiert und entweder mit dem 3D-Drucker gedruckt oder mit der CNC-Fräse gefräst. Viele der Studierenden haben bis zu diesem Zeitpunkt noch nie eine Hardware entwickelt, keine Zeile Software-Code geschrieben oder ein Gehäuse konstruiert. Und nun präsentieren sie ihren ersten selber entwickelten Sensor. Natürlich werden die Fähigkeiten in den oberen Semestern in weiteren Projekten noch verfeinert.

Nach ihrer Ausbildung sind die Absolvierenden fit für die praktische Zukunft und in vielen Firmen direkt einsetzbar. Kürzlich konnten die Studierenden des letzten Semesters aus rund 30 von Firmen aus der Region und der ganzen Schweiz eingereichten Themen eines für ihre Bachelorarbeit aussuchen. In Chur wird ganz konkret dem Ingenieur-Fachkräftemangel in Graubünden und der ganzen Schweiz entgegengewirkt.

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