Penyelesaian sistem optik pemprosesan laser

Penyelesaian sistem optik pemprosesan laser
Penentuanpemprosesan laserPenyelesaian sistem optik bergantung pada senario aplikasi khusus. Senario yang berbeza membawa kepada penyelesaian yang berbeza untuk sistem optik. Analisis khusus diperlukan untuk aplikasi tertentu. Sistem optik ditunjukkan dalam Rajah 1:

Laluan pemikiran adalah: matlamat proses konkrit –laserciri-ciri – reka bentuk skema sistem optik – pencapaian matlamat akhir. Berikut adalah beberapa bidang aplikasi yang berbeza:
1. Medan pemprosesan mikro ketepatan (penandaan, pengetsaan, penggerudian, pemotongan tepat, dll.) Proses tipikal yang biasa dalam bidang pemprosesan mikro ketepatan ialah pemprosesan mikro-metrik pada bahan seperti logam, seramik dan kaca, seperti penandaan logo untuk telefon bimbit, stent perubatan, lubang mikro untuk muncung suntikan bahan api gas, dll. Keperluan teras dalam proses pemprosesan ialah: pertama, ia mesti memenuhi titik cahaya fokus yang sangat kecil, ketumpatan tenaga yang sangat tinggi dan zon pengaruh haba terkecil, dll. Untuk aplikasi dan keperluan di atas, pemilihan dan reka bentuksumber cahaya laserdan komponen lain dijalankan.
a. Pemilihan laser: Laser pepejal ultraungu/hijau (nanosaat) atau laser ultrapantas (pikosaat, femtosaat) yang diutamakan terutamanya disebabkan oleh dua sebab. Pertama, panjang gelombang adalah berkadar terus dengan titik cahaya yang difokuskan, dan secara amnya panjang gelombang pendek dipilih. Kedua, denyut pikosaat/femtosaat mempunyai ciri "pemprosesan sejuk", dan tenaga diproses sepenuhnya sebelum resapan haba, mencapai pemprosesan sejuk. Secara amnya, sumber cahaya laser dengan output cahaya ruang dipilih, dengan faktor kualiti pancaran M2 secara amnya kurang daripada 1.1, yang mempunyai kualiti pancaran yang unggul.
b. Sistem pengembangan pancaran dan sistem kolimat biasanya menggunakan kanta pengembangan pancaran pembesaran boleh ubah (2X – 5X), cuba meningkatkan diameter pancaran sebanyak mungkin. Diameter pancaran berkadar songsang dengan titik cahaya yang difokuskan, dan seni bina pengembangan pancaran Galilean biasanya digunakan.
c. Sistem pemfokusan biasanya menggunakan kanta F-Theta berprestasi tinggi (untuk pengimbasan) atau kanta pemfokusan telesentrik. Panjang fokus adalah berkadar terus dengan titik cahaya yang difokuskan, dan secara amnya kanta medan fokus pendek (seperti f = 50mm, 100mm) digunakan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1: Secara amnya, kanta medan menggunakan kumpulan kanta berbilang elemen (bilangan kanta ≥ 3), yang boleh mencapai medan pandangan yang besar, apertur yang besar, dan penunjuk aberasi yang rendah. Kanta optik di sini semua perlu mempertimbangkan ambang kerosakan laser.
d. Sistem optik pemantauan sepaksi: Dalam sistem optik, sistem penglihatan sepaksi (CMOS) biasanya disepadukan untuk kedudukan yang tepat dan pemantauan masa nyata proses pemprosesan.
2. Pemprosesan makro-bahan Senario aplikasi biasa pemprosesan makro-bahan termasuk pemotongan bahan lembaran automotif, kimpalan plat keluli badan kapal dan kimpalan cangkerang perumah bateri. Proses ini memerlukan kuasa tinggi, keupayaan penembusan yang tinggi, kecekapan tinggi dan kestabilan pemprosesan.
3. Pembuatan bahan tambahan laser (percetakan 3D) dan pelapisan Pembuatan bahan tambahan laser (percetakan 3D) dan aplikasi pelapisan biasanya melibatkan proses tipikal berikut: pencetakan logam kompleks aeroangkasa, pembaikan bilah enjin, dsb.
Pemilihan komponen teras adalah seperti berikut:
a. Pemilihan laser: Secara amnya,laser gentian berkuasa tinggidipilih, dengan kuasa biasanya melebihi 500W.
b. Pembentukan pancaran: Sistem optik ini perlu mengeluarkan cahaya atas rata, jadi pembentukan pancaran adalah teknologi teras, dan ia boleh dicapai menggunakan elemen optik difraktif.
c. Sistem pemfokusan: Cermin dan pemfokusan dinamik adalah keperluan asas dalam bidang percetakan 3D. Pada masa yang sama, kanta pengimbasan perlu menggunakan reka bentuk telesentrik sisi objek untuk memastikan konsistensi dalam pemprosesan tepi dan tengah.