27.07.26 Tag 19

Heute wurde die Bestückung der Microcontroller-Unit fortgesetzt und mit der APD-Unit begonnen.

Darüber hinaus konnte die Laser-Unit erfolgreich in Betrieb genommen werden. Hierfür wurde zunächst die Firmware auf den Mikrocontroller aufgespielt. Anschließend erfolgte eine schrittweise Inbetriebnahme der Baugruppe, um mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen.

Zu Beginn wurden sämtliche relevanten Verbindungen mithilfe eines Multimeters auf Durchgang und korrekte Kontaktierung überprüft. Nach erfolgreicher Validierung wurde die Spannungsversorgung angeschlossen und die Funktion des Low-Dropout-Spannungsreglers (LDO) überprüft. Abschließend wurde das Ausgangssignal der Laserdiode mit einem Oszilloskop vermessen und der gewünschte Laserpuls erfolgreich nachgewiesen.

Damit konnte die korrekte Funktion der Laser-Unit einschließlich Spannungsversorgung, Mikrocontroller-Ansteuerung und Laserpulserzeugung erfolgreich verifiziert werden.

24.07.26 Tag 18

Heute wurde die Konstruktion des Gehäuses für die Microcontroller-Unit in Fusion 360 abgeschlossen.

• 3D Gehäuse für die MCU:

Nach der Abholung der gefertigten Leiterplatten begann die Bestückung und Montage der ersten Baugruppen. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf dem Löten des FPC-Steckverbinders mit einem Pinabstand von 0,5 mm auf der Laser-Unit. Dabei traten zunächst Schwierigkeiten auf, da sich der Steckverbinder als empfindlich gegenüber hohen Temperaturen erwies. Ein erster Lötversuch mit einer Heißluft-Lötstation führte nicht zum gewünschten Ergebnis. Anschließend wurde auf einen Lötkolben umgestellt. Dabei entstanden zunächst mehrere Lötbrücken zwischen den Pins, die jedoch durch den Einsatz von Flussmittel sowie einer niedrigschmelzenden Lötpaste erfolgreich beseitigt werden konnten.

Abschließend konnte der FPC-Steckverbinder erfolgreich auf der Laser-Unit verlötet werden, wodurch die mechanische und elektrische Verbindung der Baugruppe sichergestellt wurde.

23.07.26 Tag 17

Heute wurde die Projektdokumentation weiter überarbeitet und inhaltlich verbessert. Zusätzlich wurden Bilder der entwickelten 3D-Modelle der Laser- und APD-Unit ergänzt, um den Entwicklungsstand der mechanischen Konstruktion anschaulich zu dokumentieren.

Darüber hinaus wurde mit der Konstruktion des Gehäuses für die Microcontroller-Unit in Fusion 360 begonnen. Dabei wurden erste Überlegungen zur mechanischen Integration der Leiterplatte sowie zur späteren Montage innerhalb des Gesamtsystems umgesetzt.

Im Softwarebereich wurde die Sicherheitsfunktion des Systems erweitert. Hierzu wurde eine Emergency-Stop-Logik implementiert, welche im Fehlerfall über einen Interrupt sowohl die Laser als auch den ToF-Sensor unmittelbar deaktiviert. Ergänzend dazu wurde ein entsprechender Emergency-Screen in der Benutzeroberfläche entwickelt.

Zusätzlich wurde ein Fehler in der USB-CDC-Kommunikation behoben, bei dem das System beim Schreiben auf die Schnittstelle blockierte, wenn keine serielle Verbindung geöffnet war. Darüber hinaus wurden automatische Messungen in den ToF-Einstellungen integriert sowie eine neue **ToFDataView** implementiert, welche die zuletzt aufgezeichneten Messwerte direkt in der Benutzeroberfläche anzeigt. Ergänzend erfolgten kleinere Optimierungen der Benutzeroberfläche.

Abschließend wurde die I²C-Kommunikation weiter verbessert. Hierfür wurden die notwendige Programmlogik sowie ein CLI-Befehl implementiert, um mehrere Messwerte gesammelt (Bulk-Transfer) anzufordern und zu übertragen. Die dabei auftretenden Fehler wurden analysiert und erfolgreich behoben.

22.07.26 Tag 16

Heute wurde nach einer effizienteren Methode zur Justierung des Fokus der Laserdiodenlinse gesucht. Hierfür kam ein ESP32-Kameramodul mit einem Bildsensor ohne Infrarotfilter zum Einsatz, um den Laserstrahl sichtbar machen und dessen Position analysieren zu können.

Zum Schutz des Kamerasensors vor einer möglichen Beschädigung durch die Laserstrahlung wurde ein Blatt Papier zwischen Laserdiode und Kamera positioniert. 

Die Versuche führten zu der Erkenntnis, dass sich die Fokussierung der Laserdiodenlinse mithilfe einer im späteren Messaufbau integrierten Kamera deutlich einfacher und präziser durchführen lässt. Dadurch kann die parallele Ausrichtung der Laserstrahlen innerhalb des optischen Aufbaus (Cage-System mit CO₂-Laser, APD und Beam-Splittern) besser überprüft und optimiert werden.

 Darüber hinaus wurden verschiedene optische Komponenten getestet und unterschiedliche Linsen sowohl für die Laserdiode als auch für die APD untersucht.

Im Softwarebereich wurde die ToF-Steuerung erweitert und ein kontinuierlicher Laser-Pulsbetrieb implementiert. Dieser Modus dient ausschließlich zu Test- und Debugging-Zwecken und ermöglicht eine einfachere Untersuchung des Verhaltens des ToF-Systems unter wiederholten Messbedingungen.

Zusätzlich wurden Anpassungen am Kommunikationsprotokoll sowie an der Softwarelogik vorgenommen, um die neue Funktionalität vollständig zu integrieren. Die Benutzeroberfläche wurde erweitert und eine Echtzeit-Synchronisation der ToF-Einstellungen zwischen UI und Sensor implementiert, wodurch Änderungen der Parameter direkt übernommen und dargestellt werden können.