Lāzerapstrādes optiskās sistēmas risinājums

Lāzerapstrādes optiskās sistēmas risinājums
Noteikšanalāzera apstrādeOptiskās sistēmas risinājums ir atkarīgs no konkrētā pielietojuma scenārija. Dažādi scenāriji noved pie atšķirīgiem optiskās sistēmas risinājumiem. Konkrētiem pielietojumiem ir nepieciešama īpaša analīze. Optiskā sistēma ir parādīta 1. attēlā:

Domāšanas ceļš ir: konkrēti procesa mērķi –lāzersraksturlielumi – optiskās sistēmas shēmas projektēšana – gala mērķa sasniegšana. Tālāk ir norādītas vairākas dažādas pielietojuma jomas:
1. Precīzas mikroapstrādes joma (marķēšana, kodināšana, urbšana, precīza griešana utt.). Visbiežāk sastopamie tipiskie procesi precīzās mikroapstrādes jomā ir mikrometriskā apstrāde tādiem materiāliem kā metāli, keramika un stikls, piemēram, logotipu marķēšana mobilajiem tālruņiem, medicīniskajiem stentiem, mikrocaurumiem gāzes degvielas iesmidzināšanas sprauslām utt. Apstrādes procesa pamatprasība ir: pirmkārt, tai jāatbilst ārkārtīgi maziem fokusētiem gaismas plankumiem, ārkārtīgi augstam enerģijas blīvumam un mazākajai termiskās ietekmes zonai utt. Iepriekš minētajām lietojumprogrammām un prasībām, izvēle un projektēšanalāzera gaismas avotiun tiek veiktas citas sastāvdaļas.
a. Lāzera izvēle: Vēlamais ultravioletais/zaļais cietais lāzers (nanosekundes) vai īpaši ātrais lāzers (pikosekundes, femtosekundes) galvenokārt ir divu iemeslu dēļ. Pirmkārt, viļņa garums ir proporcionāls fokusētajam gaismas punktam, un parasti tiek izvēlēts īss viļņa garums. Otrkārt, pikosekundes/femtosekundes impulsiem piemīt "aukstās apstrādes" īpašība, un enerģija tiek pabeigta pirms termiskās difūzijas, panākot auksto apstrādi. Parasti tiek izvēlēts lāzera gaismas avots ar telpisku gaismas jaudu, ar stara kvalitātes koeficientu M2, kas parasti ir mazāks par 1,1, nodrošinot izcilu stara kvalitāti.
b. Stara paplašināšanas sistēmās un kolimācijas sistēmās parasti tiek izmantotas mainīga palielinājuma stara paplašināšanas lēcas (2X–5X), cenšoties pēc iespējas palielināt stara diametru. Stara diametrs ir apgriezti proporcionāls fokusētajam gaismas punktam, un parasti tiek izmantota Galileja stara paplašināšanas arhitektūra.
c. Fokusēšanas sistēmā parasti tiek izmantotas augstas veiktspējas F-Theta lēcas (skenēšanai) vai telecentriskas fokusēšanas lēcas. Fokusa attālums ir proporcionāls fokusētajam gaismas punktam, un parasti tiek izmantotas īsa fokusa lauka lēcas (piemēram, f = 50 mm, 100 mm). Kā parādīts 1. attēlā: lauka lēca parasti izmanto daudzelementu lēcu grupu (lēcu skaits ≥ 3), kas var sasniegt plašu redzeslauku, lielu apertūru un zemus aberācijas rādītājus. Visām optiskajām lēcām šeit jāņem vērā lāzera bojājumu slieksnis.
d. Koaksiālā uzraudzības optiskā sistēma: Optiskajā sistēmā parasti ir integrēta koaksiālā redzes (CMOS) sistēma precīzai pozicionēšanai un apstrādes procesa uzraudzībai reāllaikā.
2. Makromateriālu apstrāde Makromateriālu apstrādes tipiskie pielietojuma scenāriji ietver automobiļu lokšņu materiālu griešanu, kuģu virsbūvju tērauda plākšņu metināšanu un akumulatoru korpusu metināšanu. Šiem procesiem ir nepieciešama liela jauda, ​​augsta iespiešanās spēja, augsta efektivitāte un apstrādes stabilitāte.
3. Lāzera aditīvās ražošanas (3D drukāšanas) un apšuvuma lāzera aditīvās ražošanas (3D drukāšanas) un apšuvuma pielietojumi parasti ietver šādus tipiskus procesus: kosmosa kompleksu metāla drukāšanu, dzinēja lāpstiņu remontu utt.
Galveno komponentu izvēle ir šāda:
a. Lāzera izvēle: Parastilieljaudas šķiedru lāzeritiek izvēlēti, kuru jauda parasti pārsniedz 500 W.
b. Stara veidošana: šai optiskajai sistēmai ir jāizvada gaisma ar plakanu augšdaļu, tāpēc stara veidošana ir galvenā tehnoloģija, un to var panākt, izmantojot difrakcijas optiskos elementus.
c. Fokusēšanas sistēma: Spoguļi un dinamiskā fokusēšana ir 3D drukāšanas jomas pamatprasības. Vienlaikus skenēšanas objektīvam ir jāizmanto objekta puses telecentrisks dizains, lai nodrošinātu vienmērīgu malu un centra apstrādi.