Einsatz mobiler Lasermesstechnik bei der Erfassung von Strahlführungselementen eines Elektronenlinearbeschleunigers

摘要

Der Supraleitende Darmstädter Elektronenlinearbeschleuniger (S-DALINAC) des Instituts für Kernphysik der Technischen Universität Darmstadt besteht seit 1991 und wurde seit dieser Zeit mehrfach umgebaut und erweitert. Im ersten Quartal 2015 erfolgte die hochpräzise Erfassung der räumlichen Position und Ausrichtung von Dipol- und Quadrupolmagneten und der Strahlführung zwischen den Kryostatmodulen, die als Planungsgrundlage für eine zusätzliche dritte Rezirkulationsstrahlführung und den Umbau eines nachfolgenden Strahlführungsabschnitts dient. Um die hohen Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen, wurde die Aufnahme mit dem mobilen Lasertracker Leica AT401 des Labors für Industrielle Messtechnik der Frankfurt University of Applied Sciences (FRA-UAS) durchgeführt. Zur Auswertung der Lasertrackerdaten gehörte neben einer Bündelausgleichung mit einem umfangreichen stochastischen Modell auch die Ableitung geometrischer Primitiven zur Bestimmung der räumlichen Ausrichtung der Magneten und zur Ableitung des Strahlverlaufs. Zusätzlich erfolgte eine räumliche Aufnahme des kompletten Beschleunigers mit dem Laserscanner FARO Focus3D S 120 des Labors für Geoinformation der FRA-UAS. Die registrierte Punktwolke lieferte Kenngrößen, um logistische Fragestellungen oder räumliche Restriktionen bereits im Vorfeld der Umbauplanung ohne erneuten Hallenzutritt zu beantworten. Dieser Beitrag stellt die Herausforderungen des Mess- und Auswerteprozesses in den Mittelpunkt und gibt einen kurzen Einblick in die gegenwärtigen Entwicklungen.%Since 1991, the Institute for Nuclear Physics of Darmstadt University of Technology hosts, operates and enhances the Superconducting Darmstadt Linear Electron Accelerator (S-DALINAC). In the first quarter of 2015, the components of the S-DALINAC, i. e. the spatial position and alignment of the dipole and quadrupole magnets as well as the beam-line between the cryostat modules, were surveyed. The results of this surveying campaign are used for planning a further recirculation of the accelerator. Due to the high accuracy requirements, the Laboratory of Industrial Metrology of Frankfurt University of Applied Sciences (FRA-UAS) deploys a mobile laser tracker AT401 (Leica). The laser tracker data is analyzed by a self-developed bundle adjustment using a comprehensive uncertainty budgeting. The orientation of the accelerator components are determined by fitting geometric primitives. Moreover, a 3D-model of the S-DALINAC is derived by the Laboratory of Geoinformation (FFIA-UAS). The spatial point-cloud was registered by a laser scanner FARO Focus3D S 120. The 3D-model can be used for logistic support e. g. detecting spatial restrictions during the planning phase or virtual tours without entering the halls of the accelerator. This paper focused on the surveying process and data analysis of the complex measurement campaign and gives a short impression of the current work.