Решение за оптички систем за ласерска обработка

Решение за оптички систем за ласерска обработка
Одредувањето наласерска обработкаРешението за оптички систем зависи од специфичното сценарио на примена. Различните сценарија водат до различни решенија за оптичкиот систем. За специфични апликации е потребна специфична анализа. Оптичкиот систем е прикажан на Слика 1:

Патеката на размислување е: конкретни процесни цели –ласеркарактеристики – дизајн на шема на оптички систем – реализација на конечната цел. Следниве се неколку различни области на примена:
1. Поле на прецизна микрообработка (обележување, бакроење, дупчење, прецизно сечење итн.) Вообичаените типични процеси во полето на прецизна микрообработка се микрометричка обработка на материјали како што се метали, керамика и стакло, како што се означување на логоа за мобилни телефони, медицински стентови, микродупки за млазници за вбризгување на гасно гориво итн. Основниот услов во процесот на обработка е: прво, мора да се исполнат екстремно мали фокусирани светлосни точки, екстремно висока густина на енергија и најмала зона на термичко влијание итн. За горенаведените апликации и барања, изборот и дизајнот наласерски извори на светлинаи други компоненти се изведуваат.
a. Избор на ласер: Преферираниот ултравиолетов/зелен цврст ласер (наносекунда) или ултрабрз ласер (пикосекунда, фемтосекунда) главно се должи на две причини. Едната е што брановата должина е пропорционална на фокусираната светлосна точка и генерално се избира кратка бранова должина. Втората е што пикосекундните/фемтосекундните импулси имаат карактеристика на „ладна обработка“, а енергијата е завршена со обработка пред термичка дифузија, со што се постигнува ладна обработка. Општо земено, се избира извор на ласерска светлина со просторен излез на светлина, со фактор на квалитет на зракот M2 генерално помал од 1,1, со супериорен квалитет на зракот.
б. Системите за ширење на зракот и колимирачките системи обично користат леќи за ширење на зракот со променливо зголемување (2X – 5X), обидувајќи се да го зголемат дијаметарот на зракот колку што е можно повеќе. Дијаметарот на зракот е обратно пропорционален на фокусираната светлосна точка, и генерално се користи Галилеева архитектура за ширење на зракот.
в. Системот за фокусирање обично користи високо-перформансни F-Тета леќи (за скенирање) или телецентрични леќи за фокусирање. Фокусната должина е пропорционална на фокусираната светлосна точка и генерално се користат леќи со кратко фокусно поле (како f = 50 mm, 100 mm). Како што е прикажано на Слика 1: Генерално, полевата леќа користи група леќи со повеќе елементи (бројот на леќи ≥ 3), што може да постигне големо видно поле, голем отвор на блендата и ниски индикатори за аберација. Оптичките леќи овде треба да го земат предвид прагот на оштетување на ласерот.
г. Коаксијален оптички систем за мониторинг: Во оптичкиот систем, обично се интегрира коаксијален систем за визија (CMOS) за прецизно позиционирање и мониторинг во реално време на процесот на обработка.
2. Обработка на макроматеријали Типичните сценарија за примена на обработка на макроматеријали вклучуваат сечење на автомобилски лимови, заварување на челични плочи на бродската каросерија и заварување на обвивки на куќиштата на батериите. Овие процеси бараат голема моќност, висок капацитет за пенетрација, висока ефикасност и стабилност на обработката.
3. Производство на ласерски адитиви (3D печатење) и обложување Производството на ласерски адитиви (3D печатење) и апликациите за обложување обично ги вклучуваат следниве типични процеси: печатење на метали во воздухопловните комплекси, поправка на лопатки на мотори итн.
Изборот на основни компоненти е како што следува:
а. Ласерска селекција: Општо земено,високомоќни фибер ласерисе избрани, со моќност обично поголема од 500 W.
б. Обликување на зракот: Овој оптички систем треба да произведува светлина со рамна површина, па затоа обликувањето на зракот е основната технологија и може да се постигне со употреба на дифрактивни оптички елементи.
в. Систем за фокусирање: Огледалата и динамичкото фокусирање се основни барања во областа на 3D печатењето. Во исто време, леќата за скенирање треба да користи телецентричен дизајн насочен кон објектот за да се обезбеди конзистентност во обработката на рабовите и центарот.