Linsen für Distanzmesssensoren, wie sie in Time-of-Flight-Kameras zum Einsatz kommen, können nur wenige Millimeter klein sein. In einer Vorstudie untersuchte RhySearch, wie Prototypen der Linsen aus Polycarbonat gefräst werden können, um möglichst rasch das optische Design zu validieren. Damit kann die Funktion der Linsen ohne teure Spritzgusswerkzeuge getestet werden.

Nicht nur in automatischen Türen, sondern auch in Fahrassistenz-Systemen von Autos, bei Robotern, in der Medizin und vielen anderen Anwendungen kommen immer mehr Time-of-Flight-Kameras für die Distanzmessung zum Einsatz. Die ToF-Methode misst – ähnlich wie beim Laserscanning – die Zeit, wie lange ein Lichtpuls zum Objekt und zurück «unterwegs» ist, und berechnet daraus die Distanz zu diesem Objekt. Anders als beim Laserscanning wird das Objekt aber nicht abgetastet, sondern nimmt eine Szene gesamthaft auf, wodurch diese Technologie bedeutend schneller ist.

Das Herzstück einer ToF-Kamera ist der Sensor, und in diesem wiederum die Linse. Diese ist etwa so gross wie ein Fingernagel und ihre Oberfläche muss sehr glatt sein, da sonst das Licht zu breit gestreut würde und damit die Messung nicht funktioniert. Für die Massenherstellung der Linsen kommen Spritzgusswerkzeuge zum Einsatz. Diese müssen präzise Vorgaben erfüllen in Hinblick auf minimale Oberflächenrauheit und geometrische Genauigkeit. Entsprechend aufwändig – und damit teuer – ist ihre Herstellung bzw. Nachbearbeitung.

Im Fertigungslabor von RhySearch wurde nun ein Verfahren entwickelt, mit dem Linsen-Prototypen aus Polycarbonat gefertigt und anhand dieser Prototypen die Funktion der Linsen validiert werden kann, ohne dass teure Spritzgusswerkzeuge benötigt werden. «Die grössten Herausforderungen bei diesem Projekt waren, die Bearbeitungszeiten möglichst kurz zu halten und trotzdem keinen Werkzeugbruch zu riskieren. Denn die eingesetzten Werkzeuge haben einen Durchmesser weit unter 0.5 mm und sowohl die Werkstücke als auch die Werkzeuge sind extrem fein und filigran», erklärt der verantwortliche Entwicklungsingenieur Kabil Ramadani.