Soluție de sistem optic pentru procesare laser

Soluție de sistem optic pentru procesare laser
Determinareaprocesare cu laserSoluția sistemului optic depinde de scenariul specific al aplicației. Scenarii diferite duc la soluții diferite pentru sistemul optic. Sunt necesare analize specifice pentru aplicații specifice. Sistemul optic este prezentat în Figura 1:

Calea de gândire este: obiective concrete ale procesului –lasercaracteristici – proiectarea schemei sistemului optic – realizarea obiectivului final. Următoarele sunt câteva domenii de aplicare diferite:
1. Domeniul microprelucrării de precizie (marcare, gravare, găurire, tăiere precisă etc.) Procesele tipice comune în domeniul microprelucrării de precizie sunt prelucrarea micrometrică pe materiale precum metale, ceramică și sticlă, cum ar fi marcarea logo-urilor pentru telefoane mobile, stenturi medicale, micro-găuri pentru duze de injecție a combustibilului gazos etc. Cerința principală în procesul de prelucrare este: în primul rând, trebuie să respecte puncte luminoase focalizate extrem de mici, densitate energetică extrem de mare și cea mai mică zonă de influență termică etc. Pentru aplicațiile și cerințele de mai sus, selecția și proiectarea...surse de lumină laserși alte componente sunt realizate.
a. Selectarea laserului: Laserul ultraviolet/verde solid (nanosecundă) sau laserul ultrarapid (picosecundă, femtosecundă) este preferat în principal din două motive. Unul este că lungimea de undă este proporțională cu punctul luminos focalizat și, în general, se alege o lungime de undă scurtă. Al doilea este că impulsurile picosecundă/femtosecundă au caracteristica de „procesare la rece”, iar energia este procesată complet înainte de difuzia termică, realizând procesarea la rece. În general, se selectează o sursă de lumină laser cu un flux luminos spațial, cu un factor de calitate a fasciculului M2 în general mai mic de 1,1, având o calitate superioară a fasciculului.
b. Sistemele de expansiune a fasciculului și sistemele de colimare utilizează de obicei lentile de expansiune a fasciculului cu mărire variabilă (2X – 5X), încercând să mărească diametrul fasciculului cât mai mult posibil. Diametrul fasciculului este invers proporțional cu punctul luminos focalizat și, în general, se utilizează o arhitectură galileană de expansiune a fasciculului.
c. Sistemul de focalizare utilizează de obicei lentile F-Theta de înaltă performanță (pentru scanare) sau lentile de focalizare telecentrice. Distanța focală este proporțională cu punctul luminos focalizat și, în general, se utilizează lentile cu câmp focal scurt (cum ar fi f = 50 mm, 100 mm). După cum se arată în Figura 1: În general, lentila de câmp utilizează un grup de lentile cu mai multe elemente (numărul de lentile ≥ 3), ceea ce poate obține un câmp vizual larg, o diafragmă mare și indicatori de aberații reduse. Toate lentilele optice trebuie să ia în considerare pragul de deteriorare al laserului.
d. Sistem optic de monitorizare coaxială: În sistemul optic, un sistem de vedere coaxială (CMOS) este de obicei integrat pentru poziționarea precisă și monitorizarea în timp real a procesului de procesare.
2. Prelucrarea macromaterialelor Scenariile tipice de aplicare a prelucrării macromaterialelor includ tăierea materialelor din tablă pentru automobile, sudarea plăcilor de oțel pentru caroseriile navelor și sudarea carcasei bateriilor. Aceste procese necesită putere mare, capacitate mare de penetrare, eficiență ridicată și stabilitate a procesării.
3. Fabricația aditivă cu laser (imprimare 3D) și placarea Aplicațiile de fabricație aditivă cu laser (imprimare 3D) și placare implică de obicei următoarele procese tipice: imprimarea complexă a metalelor în industria aerospațială, repararea palelor de motor etc.
Selecția componentelor de bază este următoarea:
a. Selecția cu laser: În general,lasere cu fibră de mare puteresunt alese, cu o putere care depășește de obicei 500 W.
b. Modelarea fasciculului: Acest sistem optic trebuie să emită o lumină cu vârf plat, așadar modelarea fasciculului este tehnologia de bază și poate fi realizată folosind elemente optice difractive.
c. Sistem de focalizare: Oglinzile și focalizarea dinamică sunt cerințele de bază în domeniul imprimării 3D. În același timp, lentila de scanare trebuie să utilizeze un design telecentric orientat pe partea obiectului pentru a asigura consecvența în procesarea marginilor și a centrului.