Mechatronik - Optische Systeme

Optische Komponenten wie Kameras, Laser, Beamer oder berührungssensitive Bildschirme sind Basis für viele Anwendungen in der Mechatronik.

  • Autonome Fahrzeuge orientieren sich mittels Kamerasystemen an der Umgebung.
  • Roboter können mittels digitaler Bildverarbeitung Objekte in Position, Form und Farbe erkennen und gezielt danach greifen.
  • Mit 3D Scannern können reale Bauteile digitalisiert und  in CAD-Systemen weiterverarbeitet werden.

Für die Entwicklung dieser Anwendungen werden vermehrt Expertinnen und Experten mit einem fundierten Wissen auf dem Gebiet der technischen Optik benötigt. Die HTL Steyr trägt diesem Bedarf der Wirtschaft durch die Vertiefung „Optische Systeme“ Rechnung.

Grundlagen im Fachtheorieunterricht:

Im Theorieunterricht wird die Basis für das Verständnis und die Wirkungsweise optischer Systeme gelegt.

Die Schülerinnen und Schüler können

  • wellenoptische Phänomene erklären und diese für die entsprechende Aufgabe anwenden;
  • die Entstehung von polarisiertem Licht und seine Bedeutung in der Technik verstehen;
  • die Vergrößerung und das Auflösungsvermögen von optischen Instrumenten berechnen;
  • die Funktionsweisen optischer Instrumente erklären und geeignete Materialen und Objektive auswählen;

Praktische Umsetzung im Labor:

Im 4. Jahrgang erfolgt ein spielerischer Einstieg in die Sensorik mittels adaptierter Carrera Rennbahn.

Über ein LabView Programm muss eine Rennbahn überwacht werden. Die Rundenzeiten und die  Geschwindigkeit werden gemessen. Die Fahrzeuge werden mittels Kamera verfolgt, vor der Kurve automatisch abgebremst und auf der Geraden wieder beschleunigt.

 

 

Die Wellennatur des Lichtes wird nicht nur im Theorieunterricht besprochen, sondern auch im Labor anhand der Laserinterferometrie veranschaulicht.

Interferometrie - wegunterschiedsabhängige Auslöschung des Laserlichtes - ermöglicht Längenmessungen im Nanometerbereich.  Dazu werden ein HeNe - Laser und Präzisionsmechaniken zur Spiegel - und Linsenpositionierung eingesetzt.

 

 

Das Hauptthema im 5. Jahrgang bildet die digitale Bildverarbeitung, d.h. die Aufnahme und Auswertung von Videobildern.

Dazu werden aktuelle Industriekameras, aber auch Standard USB - Kameras eingesetzt. Mit einer Kombination Beamer - Kamera - Software wird das Prinzip eines 3D Scanners nachgebaut und den Schülerinnen und Schülern grundlegendes Verständnis für diese Technologie vermittelt.