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| Abstract No.: |
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Scheduled at:
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Monday, September 19, 2016, Richard-Wagner-Saal 11:30 AM
Simulationsmodelle in der Lasertechnik
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Berechnung des Messstrahlengangs für die in einen 3D-Scanner integrierte, pyrometrische Temperaturmessung beim quasisimultanen Laser-Durchstrahlschweißen von Kunststoffen
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| Authors: |
Dominik Armbruster* / Labor für Lasermaterialbearbeitung, OTH Regensburg, Deutschland
Stefan Hierl / Labor für Lasermaterialbearbeitung, OTH Regensburg, Deutschland
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| Abstract: |
Die Integration eines Pyrometers in einen 3D-Galvanometerscanner ermöglicht die ortsaufgelöste Temperaturmessung beim quasisimultanen Laser-Durchstrahlschweißen von Kunststoffen, wodurch lokale Fehlstellen detektiert und Aussagen über die Nahtqualität getroffen werden können. Problematisch sind jedoch die sehr langen Brennweiten von 3D-Scan-Systemen in Verbindung mit begrenzten Spiegel- und Linsenaperturen. Dadurch werden der Raumwinkel der erfassten Wärmestrahlung und damit die messbare Strahlungsleistung stark reduziert. Die Wärmestrahlung wird beim Durchtritt durch den Kunststoff zusätzlich geschwächt und außerdem muss im Spektralbereich unter 2 µm gemessen werden, was die Temperaturmessung insgesamt erschwert.
Im Vorfeld des Aufbaus eines neuartigen 3D-Scanners mit integriertem Pyrometer für oben genannte Anwendung werden Simulationsmodelle erstellt, in dem sowohl der Laser- als auch der Messstrahlengang realisiert sind. Diese Modelle werden zur Ermittlung und Bewertung des Einflusses unterschiedlicher optischer Komponenten auf den Messfleckdurchmesser sowie die Optimierung der Messfleckgröße unter Berücksichtigung der erfassbaren Wärmestrahlungsleistung genutzt. Hierzu wird ein Modell zur Berechnung der vom Pyrometer detektierbaren Strahlungsleistung nach dem Monte-Carlo-Raytracing verwendet. Parallel zu den Simulationen durchgeführte empirische Versuche verifizieren die Modelle.
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