ENGINEERINGNET -- Lasersystemen kunnen worden gebruikt om uiterst precieze en ultrasnelle meetprocessen uit te voeren.
Dr. Heinrich Höfler en Ing. Harald Wölfelschneider van het Fraunhofer Institute for Physical Measurement Techniques (IPM) hebben samen met hun team een 3D-laserscanner ontwikkeld. Deze kan zonder probleem buiten worden ingezet.
Het systeem is in staat de positie van de bovenleiding of het spoor van de trein ruimtelijk te bepalen, en de positie ervan vast te stellen, zelfs wanneer de trein 100 km/h rijdt. Als de scanner stationair is opgesteld, kan hij ook beelden maken van passerende treinen en controleren of een lading onderweg zou kunnen weggegleden zijn.
Heinrich Höfler: “We zenden een laserbundel en wachten tot deze terugkomt. We meten de tijd daartussen; die laat ons toe te bepalen hoe ver een object is verwijderd.”
Het is wel moeilijk de terugkerende bundel op te vangen. Vaak komt slechts heel weinig licht terug, en bovendien uiterst snel nadat deze is uitgezonden. De oplossing? Een soort ‘slow motion’. De laserbundel wordt heel snel aan- en uitgeschakeld. Gemoduleerd, eigenlijk.
De tijdsverschuiving die deze gemoduleerde golf heeft ondergaan, kan sneller en preciezer worden bepaald dan mogelijk is met één enkele laserpuls.
Het systeem meet één miljoen keer per seconde. Harald Wölfelschneider: “Het meet standaard één miljoen keer per seconde. Voor Deutsche Bundesbahn voorzagen we een ‘meettrein’ die de omgeving van het testspoor scant, en daarbij gebruik maakte van verschillende laserbundels. Het gaat daarbij om 4 miljoen metingen per seconde, wat een 3D beeld oplevert.
Het laat toe zelfs kleine obstakels en versmallingen te detecteren. Of: we kunnen op basis daarvan de route bepalen waarlangs een zware lading best tot op bestemming kan worden getransporteerd.”
Een ander toepassingsgebied is het meten van passerende treinen. Dit vergt een scanner die permanent is geïnstalleerd, wat evenwel de kans vergroot dat iemand in de laserbundel kijkt voor een langere tijd. Om de scanner veilig voor het menselijke oog te maken, hebben de vorsers moeten werken met een nieuw golflengtegebied: infrarood, wat onschadelijk is voor onze ogen. Het gevolg was dat het hele systeem opnieuw moest worden geconfigureerd.
Als spoorwegen zo precies worden gemonitord, ligt het voor de hand dat ook te doen met andere, zoals auto-, wegen. Het IPM-team heeft intussen dan ook een 3D-scanner ontwikkeld die veilig is voor het menselijk oog, op een rijdende auto is gemonteerd en de weg scant vanop een hoogte van drie meter.
“Zo kunnen we hoogteverschillen van slechts 0,2 millimeter detecteren, en dat aan 80 km/h,” zei Höfler.
Het is de eerste scanner die, voor dat doel, is goedgekeurd door de bevoegde federale, Duitse autoriteiten. Doel is ermee groeven, kuilen en mogelijkheden tot waterafvoer op te sporen.
Dr. Heinrich Höfler en Ing. Harald Wölfelschneider zullen een van de Joseph-von-Fraunhofer prijzen van 2012 winnen voor deze 3D laserscanner, die veilig is voor het oog.
(KV) (foto Fraunhofer)
