13.07.26 Tag 9

Am neunten Arbeitstag wurde mit dem PCB-Design der Laser-Unit begonnen.Dabei wurden die grundlegende Platzierung der Komponenten, die Power-Planes sowie die mechanische Geometrie und Abmessungen der Leiterplatte definiert.

 Zusätzlich wurden erste Überlegungen zur späteren mechanischen Befestigung und Integration der Platine in das Gesamtsystem durchgeführt.

 Im Softwarebereich wurde ein Laser-Debug-Screen implementiert, welcher den aktuellen Zustand des Lasers über die DB9-Schnittstelle ausliest und darstellt.

 Die Benutzeroberfläche ermöglicht zusätzlich eine manuelle Steuerung der Laserleistung sowie das manuelle Starten des Lasers zu Test- und Debugging-Zwecken.

 Zusätzlich wurde ein ViewManager-System entwickelt, welches die LVGL-Callbacks mit objektorientierten Views der Benutzeroberfläche verbindet. Dadurch wurde eine klare Trennung zwischen UI-Darstellung und Programmlogik geschaffen, wodurch die Softwarestruktur übersichtlicher, modularer und besser wartbar wird.

•  Fertiges Layout und 3D-Modell der Laser-Unit-PCB:

10.07.26 Tag 8

Am achten Arbeitstag wurde das PCB-Design der Microcontroller-Unit fertiggestellt. Ein großer Teil der Arbeit bestand anschließend in der Überprüfung und Behebung der auftretenden DRC-Fehler (Design Rule Check), um ein fehlerfreies und fertigungsgerechtes Layout sicherzustellen. Dabei wurden unter anderem Leiterbahnführung, Abstände, Verbindungen und allgemeine Designregeln überprüft.

Im Softwarebereich wurde die grafische Oberfläche der bestehenden UI in LVGL Pro im XML-Format nachgebildet.

Zusätzlich wurde eine kompilierte Simulation der Benutzeroberfläche auf dem Computer erstellt, um die Navigation unabhängig von der Hardware testen und Fehler effizient beheben zu können.

Anschließend wurde die UI auf die Main Unit portiert und ausführlich getestet. Dabei wurden unter anderem Fehler in der TabView-Navigation behoben. Durch diese Anpassungen läuft die Benutzeroberfläche nun deutlich flüssiger und zuverlässiger.

• Fertiges Layout und 3D-Modell der MCU-PCB:

09.07.26 Tag 7

Am siebten Arbeitstag wurde der Schaltplan der APD-Unit fertiggestellt und mit dem Layout der Microcontroller-Unit begonnen.

• Fertige APD Unit Schematik

Der Schwerpunkt lag zunächst auf der Platzierung der Komponenten und der grundlegenden Strukturierung des Leiterplattenlayouts.

Im Softwarebereich wurde LVGL Pro in das Projekt integriert, um die Performance der Benutzeroberfläche sowie die Entwicklungs- und Wartungsmöglichkeiten der UI zu verbessern.

Durch die neue Struktur können zukünftige Änderungen effizienter umgesetzt und bestehende Navigationsprobleme innerhalb der Benutzeroberfläche gezielter behoben werden.

Zusätzlich wurde im Rahmen eines Experiments der CO₂-Laser erfolgreich über die Main Unit angesteuert.

Dabei wurde die Zeit gemessen, die benötigt wird, um eine Öffnung in einem Schneeblock zu erzeugen. Diese Messung diente als erster Validierungsschritt der Kommunikation zwischen Main Unit und Laser sowie zur Untersuchung der Prozesszeit.

Die durchgeführten Messungen zeigten eine ausreichend hohe Genauigkeit bei nur geringer Abweichung.

08.07.26 Tag 6

Am sechsten Arbeitstag wurde der Schaltplan der Laser-Unit fertiggestellt und die KiCad-Komponentenbibliothek weiter erweitert.

• Fertige Laser Unit Schematik

Zusätzlich wurden die benötigten 3D-Modelle der verwendeten Bauteile für das gesamte ToF-System recherchiert, heruntergeladen und in das Projekt integriert. Dadurch konnte eine vollständige mechanische Darstellung der Leiterplatten vorbereitet und die spätere Integration in das Gesamtsystem erleichtert werden.

Im Softwarebereich wurde die Performance der Benutzeroberfläche durch die Implementierung von DMA2D verbessert. Zusätzlich wurde die Speicherverwaltung unter die Kontrolle des Memory Management Controllers (MMT) gestellt.

Dafür wurden entsprechende MPU-Konfigurationen erstellt, um den Display-Framebuffer in einem separaten RAM-Bereich abzulegen und die vorhandenen Speicherressourcen des Mikrocontrollers effizienter zu nutzen.