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Lasertechnik in der 3D-Bildverarbeitung

: Laser 2000 GmbH


Die 3D-Bildverarbeitung hat in den letzten Jahren durch schnelle und sehr messsichere Prozesse, die diese Technologie ermöglicht, enormen Zuwachs erfahren.

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Thomas Rampertshammer, Laser 2000 GmbH.

Thomas Rampertshammer, Laser 2000 GmbH.

Grüne Laser für Schwarz-Weiß Bildverarbeitung

Grün ist die Komplementärfarbe zu rot – von daher ist die grüne Farbe prädestiniert zum Einsatz auf roten Materialien wie Fleisch, Fisch & Co. Auch in der Chirurgie findet sich der grüne Laser in Kombination mit einer Kamera zur dreidimensionalen Auswertung. Das Handwerk liebt sie in der Positionierung, da die grüne Wellenlänge die am besten sichtbare für das Auge ist. Zum Vergleich: Ein Laser mit einem Milliwatt im grünen Wellenlängenbereich bei 532 nm erscheint 25-mal heller als ein vergleichbar starker Laser im roten Wellenlängebereich bei 670 nm.

Was für die Betrachtung des Auges hilfreich ist, muss für eine Kamera nicht genauso sein, jedoch hilft die grüne Farbe, gezielte Informationen herauszuarbeiten, die mit einem roten Laser nicht erzielbar wären. Trotzdem werden grüne Laser nach wir vor selten eingesetzt und nur „wenn es keine andere Möglichkeit gibt“. Das liegt zum einen an der immer noch exotisch anmutenden Farbe grün und zum anderen an der im Vergleich zu roten Laserdioden geringeren Lebensdauer.

Wer hat sie nicht schon gesehen, all die grünen Laser für wenige hundert Euro, die der asiatische Markt bietet? Jeder dieser Laser emittiert zunächst im grünen Wellenlängenbereich. Warum? Ein Nd:YAG Festkörper Laser wird mit einer entsprechenden Diode „gepumpt“ – der Kristall
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Was für die Betrachtung des Auges hilfreich ist, muss für eine Kamera nicht genauso sein, jedoch hilft die grüne Farbe gezielte Informationen herauszuarbeiten, die mit einem roten Laser nicht erhältlich wären.

Was für die Betrachtung des Auges hilfreich ist, muss für eine Kamera nicht...

wird zum Lasern gebracht. Über eine Frequenzverdoppelung werden aus den emittierten 1.064 nm nun 532 nm – ein grüner Laser.

In der Praxis ist die Auswahl der dazu verwendeten Komponenten nicht trivial. Ein paar Beispiele dazu:

Wird eine billige, ungeprüfte Pumpdiode verwendet, lässt die Ausgangsleistung bzw. Lebensleistung relativ schnell nach. Ist keine Temperaturkompensation für die Dioden enthalten, verliert der Laser an Leistung, da die Pumpdioden aus dem optimalen Anregungsbereich bei Erwärmung driften. Ist die Ankopplung nicht optimal, schwankt der Laser in seiner Ausgangsleistung. Wird der Stab nicht optimal zur Optik justiert, „schielt“ der Laser und driftet in der Gehäuseachse. Die Linien so genannter Linienlaser verformen und krümmen sich mit der fortschreitenden Betriebsdauer.

Um die beschriebenen Anforderungen dieser wenigen Beispiele zu erfüllen, sind entsprechende Erfahrung und einiger Aufwand notwendig, diese dauerhaft verlässlich zu integrieren. Deshalb sollten nur solche Laser für die Bildverarbeitung verwendet werden, die von spezialisierten Herstellern stammen.

Laser für die Bildverarbeitung

Wenn Messdaten – nachprüfbar – genau reproduzierbar gemessen
werden sollen, sind an die Messmittel besondere Anforderungen gestellt. Einfache Laser zum Ausrichten oder Positionieren erfüllen diese Anforderungen in der Regel kaum. Durchschnittliche Laser zeigen bei unterschiedlichen Umgebungsparametern schnell ihre Grenzen auf.

Der Einfluss einer sich verändernden Umgebungstemperatur ist teilweise enorm, wie eine einfache Rechnung belegt: Wird bei einer Anwendung ein einfacher Standardlaser mit 0,1 mrad Positionsstabilität verwendet und variiert die Temperatur zwischen 17° und 32° C, wird die in einem Abstand von zwei Meter projizierte Line um 3 mm aus dem Bildfeld „wegwandern“.

Das Fatale dabei ist, dass diese Bewegung nie reproduzierbar ist, da sie durch mehrere Faktoren ausgelöst wurde. Ursachen finden sich in den Varianten der verschiedenen Metalle von Kupfer, Synthetik, Glas und Stahl, die unterschiedliche Temperaturausdehnungs-Koeffizienten aufweisen und dementsprechend mit- und zueinander variieren. So verändert sich der Laserstrahl nicht nur in der Position, sondern auch in der optischen Achse. Diese Ausbildung führt bei Rasterlinsen zu einer Veränderung der Homogenität und bei einfachen, gepressten Dachkanten-Prismen zu krummen Linien.

Besitzer von hochqualitativen Lasern können dieser Aufgabe gelassen gegenüberstehen. Jede Laserreihe ist thermisch geprüft – es werden thermisch geprüfte Materialien und teilweise patentierte Werkstoffe verwendet.
Thomas Rampertshammer, Laser 2000 GmbH.
Was für die Betrachtung des Auges hilfreich ist, muss für eine Kamera nicht genauso sein, jedoch hilft die grüne Farbe gezielte Informationen herauszuarbeiten, die mit einem roten Laser nicht erhältlich wären.
Für den Aufbau der Solaranlagen werden unterschiedliche Produkte der Optischen Technologien benötigt wie Bildverarbeitung und Messtechnik. Die Solarzelle der Zukunft benötigt spezialisierte Messsysteme, um den Charakter der Solarzellen sicher und wiederholbar vermessen, modifizieren und simulieren zu können.


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