microPROFILER 1.2
Strahlprofilanalyse eines Gaussprofiles
Der microPROFILER besteht aus Hardware- und Softwarekomponenten. Die spezielle Software kann sowohl zur schnellen als auch genauesten Analyse und Auswertung von Strahlprofilen für Excimer- und Femtosekundenlaser genutzt werden. Mit dem microPROFILER ist es möglich, Strahlprofile im Wellenlängenbereich von 190 bis 800nm (optional bis 1500 nm oder 10,6 µm) zu erfassen.
Der microPROFILER zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Benutzerfreundlichkeit sowie Softwaresteuerbarkeit und stets abrufbare Erläuterungen der einzelnen Steuerbefehle über die „Help“-Funktion aus. Deshalb ist der Umgang mit diesem System sehr schnell erlernbar.
Der microPROFILER zeichnet sich durch eine ausgezeichnete Benutzerfreundlichkeit sowie Softwaresteuerbarkeit und stets abrufbare Erläuterungen der einzelnen Steuerbefehle über die „Help“-Funktion aus. Deshalb ist der Umgang mit diesem System sehr schnell erlernbar.
Strahlprofilanalyse von zwei unterschiedlichen Quellen
Technische Daten
Hardware und Datenerfassung
Zur Aufnahme des Strahlprofils in Echtzeit-Darstellung können monochrome CCD-Kameras mit verschiedenen Chipgrößen (z.B. 1/3“, 1/2“, 2/3“) eingesetzt werden. Die Einspeisung des Videosignals erfolgt unter Verwendung von Frame-Grabbern, die eine optimale Analyse und Auswertung zulassen. Als Standard wird eine Frame-Grabber-Karte der Firma IDS eingesetzt. Sowohl diese Frame-Grabber, als auch der microPROFILER selbst, erlauben den Anschluss von bis zu 16 Kameras, zwischen denen softwareseitig umgeschaltet werden kann. Mit diesem Feature kann zum Beispiel nach den optischen Strahlformungskomponenten die reale Strahlform ermittelt und ausgewertet werden.
Performance
Die Echtzeit-Strahlprofildarstellung erfolgt als dreidimensionale Darstellung (3D). Dabei sind 256 Grau- bzw. Farbabstufungen wählbar. Ergänzend wird der Farbcode mit Zahlenwerten zusätzlich in die Darstellung eingeblendet. Um dem Benutzer von Laserschutzbrillen den Einsatz zu erleichtern, sind in der dreidimensionalen Darstellung auch grün, gelb oder eine frei wählbare Darstellungsfarbe wählbar. Die 3D-Darstellung kann frei wählbar im 3D-Raum bewegt werden. Sie kann somit stets in die aussagekräftigste Darstellung am Monitor gedreht werden. Zur Verbesserung der Darstellung von Profilstrukturen geringerer Intensität lässt sich die Darstellung bezüglich der Z-Achse in verschiedenen Stufen, je nach Bedarf, skalieren. Innerhalb eines Kamerabildes erlaubt die Software die Definition sogenannter „Areas of Interest“, die getrennt voneinander analysiert und ausgewertet werden können. Der Anwender kann maximal acht „Areas of Interest“ definieren.
Berechnung
Der microPROFILER enthält als zentralen Algorithmus den „Levenberg & Marquardt-Algorithmus“ zur Analyse von gaußverteilten Strahlprofilen. Außerdem können Top-Hat-Strahlprofile ausgewertet werden. Der Algorithmus ermöglicht eine hochpräzise Strahlprofilanalyse. Dabei wird gleichzeitig auf sorgfältige Weise das unvermeidliche Rauschen und Driften der eingesetzten Kameras korrekt behandelt und der Anwender somit in die Lage versetzt, Strahlparameter unabhängig von wechselnden Randbedingungen vergleichbar messen zu können. Dazu werden zwei 90° versetzte Schnittebenen durch das dreidimensionale Strahlprofil-Modell gelegt. Diese Schnittebenen können dem Azimut-Winkel des Strahlprofils entsprechend individuell gedreht und angepasst werden.
Auswertung
Durch die frei wählbare Zoom-Funktion kann in das Strahlprofil hineingezoomt und die Details betrachtet werden. Zur Analyse des gauß-verteilten Strahlprofils wird eine Gauß-Kurve an die Daten in den Schnittebenen angefittet. Mit Hilfe dieser Kurve ist dann eine Beurteilung der Gauß-Verteilung möglich. Zusätzlich werden verschiedene Strahldurchmesser (FWHM, 1/e, 1/e2) berechnet. Ein Top-Hat-Strahlprofil wird anhand seiner Kantensteilheit und Ebenheit beurteilt. Zusätzlich werden minimale, maximale, durchschnittliche und Standard-Abweichung berechnet und in Tabellenform dargestellt. Diese Berechnung erfolgt sowohl für die beiden Schnittebenen als auch für das gesamte Strahlprofil. Die Berechnung der numerischen Werte erfolgt nach DIN ISO 13694.
Dokumentation und Ausgabe
Der microPROFILER bietet die Möglichkeit, mit Hilfe einer Aufzeichnungsfunktion (‚Data Recording‘) die Stabilität (‚Pointing Stability‘) von Laserstrahlen zu dokumentieren. Dazu werden Strahlschwerpunkt und Peak aufgezeichnet und grafisch dargestellt. Mit den Kameras aufgenommene Strahlprofile können als Bitmaps abgespeichert und zur späteren Analyse wieder geladen werden. Die Daten des Data Recording werden in Logfiles aufgezeichnet und können in anderen Anwendungen zur einfachen Erstellung von speziellen Diagrammen verwendet werden. Ein Ergebnisausdruck, wahlweise als grafische Darstellung und/oder die numerischen Ergebnisse, können abgespeichert werden. Dies kann automatisiert auch für bestimmte Aufnahmen erfolgen.
Hardware und Datenerfassung
Zur Aufnahme des Strahlprofils in Echtzeit-Darstellung können monochrome CCD-Kameras mit verschiedenen Chipgrößen (z.B. 1/3“, 1/2“, 2/3“) eingesetzt werden. Die Einspeisung des Videosignals erfolgt unter Verwendung von Frame-Grabbern, die eine optimale Analyse und Auswertung zulassen. Als Standard wird eine Frame-Grabber-Karte der Firma IDS eingesetzt. Sowohl diese Frame-Grabber, als auch der microPROFILER selbst, erlauben den Anschluss von bis zu 16 Kameras, zwischen denen softwareseitig umgeschaltet werden kann. Mit diesem Feature kann zum Beispiel nach den optischen Strahlformungskomponenten die reale Strahlform ermittelt und ausgewertet werden.
Performance
Die Echtzeit-Strahlprofildarstellung erfolgt als dreidimensionale Darstellung (3D). Dabei sind 256 Grau- bzw. Farbabstufungen wählbar. Ergänzend wird der Farbcode mit Zahlenwerten zusätzlich in die Darstellung eingeblendet. Um dem Benutzer von Laserschutzbrillen den Einsatz zu erleichtern, sind in der dreidimensionalen Darstellung auch grün, gelb oder eine frei wählbare Darstellungsfarbe wählbar. Die 3D-Darstellung kann frei wählbar im 3D-Raum bewegt werden. Sie kann somit stets in die aussagekräftigste Darstellung am Monitor gedreht werden. Zur Verbesserung der Darstellung von Profilstrukturen geringerer Intensität lässt sich die Darstellung bezüglich der Z-Achse in verschiedenen Stufen, je nach Bedarf, skalieren. Innerhalb eines Kamerabildes erlaubt die Software die Definition sogenannter „Areas of Interest“, die getrennt voneinander analysiert und ausgewertet werden können. Der Anwender kann maximal acht „Areas of Interest“ definieren.
Berechnung
Der microPROFILER enthält als zentralen Algorithmus den „Levenberg & Marquardt-Algorithmus“ zur Analyse von gaußverteilten Strahlprofilen. Außerdem können Top-Hat-Strahlprofile ausgewertet werden. Der Algorithmus ermöglicht eine hochpräzise Strahlprofilanalyse. Dabei wird gleichzeitig auf sorgfältige Weise das unvermeidliche Rauschen und Driften der eingesetzten Kameras korrekt behandelt und der Anwender somit in die Lage versetzt, Strahlparameter unabhängig von wechselnden Randbedingungen vergleichbar messen zu können. Dazu werden zwei 90° versetzte Schnittebenen durch das dreidimensionale Strahlprofil-Modell gelegt. Diese Schnittebenen können dem Azimut-Winkel des Strahlprofils entsprechend individuell gedreht und angepasst werden.
Auswertung
Durch die frei wählbare Zoom-Funktion kann in das Strahlprofil hineingezoomt und die Details betrachtet werden. Zur Analyse des gauß-verteilten Strahlprofils wird eine Gauß-Kurve an die Daten in den Schnittebenen angefittet. Mit Hilfe dieser Kurve ist dann eine Beurteilung der Gauß-Verteilung möglich. Zusätzlich werden verschiedene Strahldurchmesser (FWHM, 1/e, 1/e2) berechnet. Ein Top-Hat-Strahlprofil wird anhand seiner Kantensteilheit und Ebenheit beurteilt. Zusätzlich werden minimale, maximale, durchschnittliche und Standard-Abweichung berechnet und in Tabellenform dargestellt. Diese Berechnung erfolgt sowohl für die beiden Schnittebenen als auch für das gesamte Strahlprofil. Die Berechnung der numerischen Werte erfolgt nach DIN ISO 13694.
Dokumentation und Ausgabe
Der microPROFILER bietet die Möglichkeit, mit Hilfe einer Aufzeichnungsfunktion (‚Data Recording‘) die Stabilität (‚Pointing Stability‘) von Laserstrahlen zu dokumentieren. Dazu werden Strahlschwerpunkt und Peak aufgezeichnet und grafisch dargestellt. Mit den Kameras aufgenommene Strahlprofile können als Bitmaps abgespeichert und zur späteren Analyse wieder geladen werden. Die Daten des Data Recording werden in Logfiles aufgezeichnet und können in anderen Anwendungen zur einfachen Erstellung von speziellen Diagrammen verwendet werden. Ein Ergebnisausdruck, wahlweise als grafische Darstellung und/oder die numerischen Ergebnisse, können abgespeichert werden. Dies kann automatisiert auch für bestimmte Aufnahmen erfolgen.
Systemvoraussetzungen
- PC Pentium 200MHz, Pentium III 800MHz oder schneller empfohlen
- OpenGL-Grafikkarte
- IDS Frame-Grabber (Falcon- oder Eagle-Serie)o.a. auf Anfrage
-
Windows NT 4.0, 2000, XP

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