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09.12.2015 | Mikroelektronik | Im Fokus | Onlineartikel

Sensor zur Messung reflektierender Oberflächen

Autor:
Andreas Burkert

Ein neuartiger Sensor zur Messung reflektierender Oberflächen hilft, die Abstrahleigenschaften moderner LEDs zu verbessern. Die Wissenschaftler greifen dazu auf das Prinzip des Experimental Raytracing zurück.

Der Fortschritt in der LED-Technik, wie sie der Springer-Autor Rolf Martin in „Optoelektronik“ beschreibt, kommt vielen Bereichen zugute. Dank dieser energiesparenden und langlebigen Lichtquellen werden sie unter anderem zunehmend in sicherheitsrelevanten Bereichen eingesetzt – beispielsweise zur Kennzeichnung von Luftfahrthindernissen (Windkraftanlagen oder Kräne) sowie von Flugzeugen oder Schiffen. Die Abstrahleigenschaften der LED machen jedoch zusätzliche optische Elemente erforderlich, um gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Die Formen dieser Optiken (Freiformflächen) - und die abgeformten Optiken - können derzeit nur unzureichend bzw. mit hohem Aufwand vermessen werden.

Am Institut „i3m“ der Hochschule Bremen (HSB) wurde jetzt ein neuartiger Sensor zur Messung reflektierender Oberflächen entwickelt, mit dem die auch Form stark gekrümmter Teile oder solcher mit steilen Flankenwinkeln berührungslos bestimmt werden kann. So können auch Freiformflächen von optischer Qualität, wie sie zur Serienfertigung von LED-Optiken für Beleuchtungs- und Sicherheitsanwendungen durch Abformung eingesetzt werden, mit hoher Genauigkeit und geringen Kosten vermessen werden. Für diese Entwicklung erhielt die HSB ein Patent vom Deutschen Patent- und Markenamt in München.

Experimental Raytracing

Aufbauend auf dem Verfahren des sogenannten Experimental Raytracing, wie es Markus von Rimscha in „Arten von Algorithmen“ erklärt, wurden ein Loch-Sensor und ein Verfahren zu dessen Einsatz entwickelt. Dieser Sensor kann in verschiedenen Größen hergestellt werden und lässt sich so an das Messobjekt und die benötigte Messauflösung anpassen. Der neuentwickelte Loch-Sensor entstand in Vorbereitung auf ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojekt (Volumen: 780.000 Euro), mit dem die HSB-Professoren Dr. Thomas Henning und Dr. Friedrich Fleischmann gemeinsam mit drei Doktoranden bis 2018 weitere Verfahren zur Vermessung der Form und der Funktion optischer Freiformflächen erforschen.

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Ein weiteres Arbeitspaket beschäftigt sich mit neuartigen Verfahren zur Erzeugung der gewünschten Intensitätsverteilungen des Lichts und Methoden des Entwurfs der dazu benötigten optischen Elemente. Zusammen mit Industriepartnern aus der Region werden die Verfahren in die Anwendung zur Kennzeichnung von Windkraftanlagen überführt. Die Sensoren und Messverfahren sollen über einen der Partner in industrielle Mess- und Prüfanlagen weiterentwickelt werden.

Laut Wikipedia ist Raytracing (Strahlverfolgung) ein auf die Aussendung von Strahlen basierender Algorithmus zur Ermittlung der Sichtbarkeit von dreidimensionalen Objekten von einem bestimmten Punkt im Raum aus. Als Raytracing bezeichnet man auch Erweiterungen dieses grundlegenden Verfahrens, um den weiteren Weg von Strahlen nach dem Auftreffen auf Oberflächen zu berechnen.

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