Preisträger 2020

Kurzfassung

Die industrielle Montage optischer Systeme ist mit langen Produktionszeiten und hohen Produktionskosten verbunden. Dies liegt insbesondere an der vorwiegend manuell ausgeführten Justage der Systemkomponenten. Durch die nicht exakt bekannte Lage der optischen Komponenten wird eine Automatisierung entscheidend erschwert.

In der eingereichten Arbeit wird eine neuartige Strategie für die automatisierte und robotergestützte Montage optischer Systeme vorgestellt. Die Kernidee sieht die Einführung eines virtuellen optischen Zwillings vor, der noch während des Montageprozesses parallel zum realen System aufgebaut wird. Der Zwilling ermöglicht den Einsatz modellbasierter Identi kationsmethoden um die Lage der optischen Komponenten zu bestimmen.

Mit dem gewonnenen Wissen über den aktuellen Zustand des optischen Systems lassen sich entsprechende Korrekturmaßnahmen berechnen und ergreifen. Der virtuelle Zwilling erlaubt zudem eine Prädiktion der Lage noch zu montierender optischer Komponenten und eine Toleranzprüfung des Gesamtsystems. Hierdurch entsteht ein adaptiver Montageprozess, so dass flexibel und frühzeitig auf Lageabweichungen optischer Komponenten reagiert werden kann, um trotz gegebener Positionierungenauigkeiten eine erfolgreiche Montage zu realisieren.

Um dies zu erreichen, wurden in der eingereichten Arbeit neben wellenfrontbasierten Identi kationsmethoden auch ein sogenanntes Prädiktor-Korrektor-Verfahren entwickelt. Für die Veri kation wurde dabei die automatisierte Montage eines Strahlaufweiters und eines Michelson-Interferometers durchgeführt. Diese stellen Beispiele für abbildende und nicht-abbildende Systeme dar und zeigen wie die entwickelten Methoden auf die Montage unterschiedlichster Systeme angewendet werden kann.

Die präsentierten Ergebnisse belegen, dass mit den entwickelten Methoden die weltweit erste robotergestützte Montage beugungsbegrenzter optischer Systeme umgesetzt werden konnte.