Eine Reise in die Welt des Lichts - Photonik Forschung Deutschland

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WIE FUNKTIONIERT DAS? - LICHT IM TÄGLICHEN LEBEN
Im rechten Bild sieht man die gleiche Situation nochmals, jedoch wurde jetzt das Messobjekt nach
rechts verschoben. Der Laserstrahl trifft jetzt an einer anderen Stelle auf das Messobjekt. Der Abstand
zwischen Leuchtfleck 3 und Sensor ist geringer geworden. Damit verändert sich auch die Lage
des Bildes des Leuchtflecks auf dem Detektor. Der abgebildete Leuchtfleck liegt jetzt nicht mehr an
der Position 2 wie zuvor, sondern an der Position 4. Die Veränderung des Abstandes zwischen Sensor
und Messobjekt hat also zu einer Veränderung der Lage des abgebildeten Leuchtflecks auf dem
Detektor geführt.
Mit den Gesetzen der Geometrie läßt sich nun aus den Dreiecken, gebildet durch den Ort der Laserstrahlquelle,
den Leuchtfleck auf dem Messobjekt und die Lage des abgebildeten Leuchtflecks auf
dem Detektor, der Abstand berechnen. Das
beschriebene Messprinzip wird daher auch als
„Triangulation” bezeichnet, der auf das lateinische
Wort für Dreieck „Trianguli” zurückzuführen
ist.
Mit modernen Laserabstandssensoren können
nach dem beschriebenen Prinzip Abstände im
Bereich von wenigen Millimetern bis zu mehreren
Metern mit hoher Genauigkeit gemessen
werden. Die Geschwindigkeiten, die erreicht
werden, sind enorm. Bis zu 20.000 Messungen
pro Sekunde können ausgeführt werden, das ist
mit einem Zollstock nicht zu schaffen.
Ansicht eines Laser-Triangulationssensors, rechts: Sensorkopf,
links: Steuereinheit.
(Foto: Fh-Institut für Lasertechnik (Fh-ILT)).
Anwendungsbeispiele der Laser-Triangulation:
Prüfung der Geradheit von Eisenbahnschienen für den
Hochgeschwindigkeitszug ICE in einer Fertigungslinie mit
mehreren Laser-Triangulationssensoren. Die optischen
Sensoren sichern die notwendige Spezifikation solcher
Schienen: Abweichungen von weniger als 80 µm (!) auf
5 m Länge sind gefordert für sicheres, ruckelfreies Fahren.
Prüfung der Ebenheit von glühenden Walzblechen in
einem Walzwerk. Deutlich sind die Lichtpunkte auf dem
glühenden Blech zu sehen (Fotos: NoKra Optische Prüftechnik
und Automation, AG der Dillinger Hüttenwerke).
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