Sensorik in der Laserbearbeitung (LBSENS)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Sensor signal processing in laser applications)
(Prüfungsordnungsmodul: 9 Laser- und Umformtechnik)

Lehrveranstaltungen:

• • Sensorik in der Laserbearbeitung
    (Vorlesung, 4 SWS, Ralph Hohenstein, Mi, 14:15 - 15:45, CIP-Pool MB Konrad-Zuse-Str. 3; Do, 12:15 - 13:45, SR LPT 02.030)

Empfohlene Voraussetzungen:

Laseranwendungen sind inzwischen in vielen Industrien zu finden darunter im Bereich Produktion und Medizintechnik. Ingenieure, die in diesen Bereichen arbeiten, werden vermehrt mit unterschiedlichen Herausforderungen um den Laserbetrieb herum konfrontiert. Zu diesen Herausforderungen zählen das Erreichen gewünschter Laserbearbeitungsergebnisse oder eine schnelle, effektive oder kostensparende Umsetzung. Eine weitere Herausforderung bedeutet die Tatsache, dass Laserbearbeitungsprozesse in Zeitskalen ablaufen, die zu schnell für manuelles Einschreiten durch Menschen oder zu komplex für eine vorhersehende Planung sind.
Das eröffnet eine große Anzahl an Beschäftigungsgelegenheiten für Ingenieure, denn es ist die Aufgabe des Ingenieurs

• Maschinen, Steuerungen und Computer auf geeignete Weise zur Intervention während der Laserbearbeitung zu instruieren,

• Sensordaten zu analysieren und Information für geeignete Maßnahmen durch Maschinensteuerungen oder Laseranwender aufzubereiten,

• geeignete Sensoren auszuwählen,

• ihre Fähigkeiten zu begutachten in der jeweiligen industriellen Umgebung und schließlich

• bessere Lösungen für Mess- und Regeltechnik zu entwerfen, als sie bis dato existieren.

All diese Aktivitäten des Ingenieurs bedürfen speziellen Wissens und spezieller Fertigkeiten im Umgang mit Mess- und Sensordaten.

Laser applications have been entering many industries including enterprises in manufacturing and health care or medical engineering. Engineers who work in these industries are likely to face various challenges around laser operations. Such challenges include obtaining desired results when radiating objects or being fast, effective and cost saving while doing so. Another challenge is that laser machining processes evolve in timescales that are too fast for manual or human intervention or that physics are too complex to foresee machining results perfectly enough. This opens a vast field of engineering opportunities, as it is the job of the engineer

• to instruct machines, controls, computers to intervene during laser applications apropriately,

• to analyze sensor data and distill the infomation for apropriate decisions of machine controls or human operators

• to choose apropriate sensors,

• to evaluate their performance in the respective industrial environment and eventually

• to come up with better sensing and control solutions than there have been before.

All these activities of the engineer require special KNWOLEDGE and SKILLS in how to effectively deal with measurements and sensor data.

Inhalt:

Die Vorlesung konzentriert sich darauf, WISSEN und FERTIGKEITEN in den oben dargestellen Aufgabengebieten des Ingenieurs zu vermitteln und auszuprägen. Der theoretische Inhalt (WISSEN!) der Vorlesung ist auf folgende Weise gegliedert.

• Einführung in die Laserbearbeitung

• Einführung in die effektive Verwendung des CAE-Werkzeugs Octave/Matlab

• Signalerzeugende Systeme und Sensoren in der Laserbearbeitung

• Systemidentifikation - Computer-basierte Modellierung von nutzbaren Zusammenhängen zwischen Sensorsignalen

• Spektralanalyse von Sensorsignalen

• Entwurf optischer Sensoren für Laseranwendungen

The lecture focuses on advancing KNWOLEDGE and SKILLS in the above mentioned job tasks of the engineer. The theoretical content (KNOWLEDGE!) of the lecture is structured in the following way.

• Introduction to laser processing

• Introduction to efficient operation in CAE Octave/Matlab

• Some signal generating systems and sensors in laser applications

• System idenfication - computer based modelling of exploitable relationships between sensor signals

• Spectral analysis of sensor signals

• Designing optical sensors for laser applications

Lernziele und Kompetenzen:

Der praxisbezogene Inhalt (FERTIGKEITEN!) der Vorlesung beinhaltet das Instruieren von Computern zum effizienten Lesen, Analysieren und Nutzen von Sensordaten, die während der Laserbearbeitung erfasst werden. Diese Fertigkeiten werden an den Rechnern des CIP-Pools Maschinenbau trainiert. Studenten wird die Gelegenheit gegeben, das im theoretischen Teil der Vorlesung vermittelte Wissen praktisch an Hand von realen Messdaten anzuwenden.
Ziel dieser Vorlesung ist nicht, dass die Studenten eine beliebig getroffene Auswahl an Sensoren memorieren, sondern dass ihr Knowhow, ihre Fertigkeiten und Fähigkeiten beim Analysieren und Optimieren egal welchen Sensorkonzeptes oder Bearbeitungsprozesses, der in Industrie und Wissenschaft auftreten wird, geschult und erweitert werden.
The practical content (SKILLS!) of the lecture involves instructing computers to efficiently read, analyze and make use of sensor data recorded during laser applications. Such skills are trained at the computers of the CIP pool. Student will have the opportunity to apply the knowledge acquired during the theoretical part of the lecture to "real world" data.

Aim of all this is not to make students memorize an arbitrary selection of sensors, but to advance knowhow, skills and proficiency in analyzing and optimizing the output of any type of sensor concept or machining process that may come up when working in industry or science.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Mechatronik (Master of Science): 1-3. Semester
   (Po-Vers. 2012 | M1-M2 Vertiefungsrichtungen | 9 Laser- und Umformtechnik)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Sensorik in der Laserbearbeitung (Prüfungsnummer: 72802)

(englischer Titel: Sensor signal processing in laser applications)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 60, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2014/2015, 1. Wdh.: SS 2015

1. Prüfer:

Michael Schmidt