Решение за оптична система за лазерна обработка

Решение за оптична система за лазерна обработка
Определянето налазерна обработкаРешението на оптичната система зависи от конкретния сценарий на приложение. Различните сценарии водят до различни решения за оптичната система. За специфични приложения е необходим специфичен анализ. Оптичната система е показана на Фигура 1:

Пътят на мислене е: конкретни цели на процеса –лазерхарактеристики – проектиране на схема на оптичната система – реализация на крайната цел. Следват няколко различни области на приложение:
1. Област на прецизна микрообработка (маркиране, ецване, пробиване, прецизно рязане и др.) Най-често срещаните типични процеси в областта на прецизната микрообработка са микрометрична обработка на материали като метали, керамика и стъкло, като например маркиране на лого за мобилни телефони, медицински стентове, микроотвори за дюзи за впръскване на газово гориво и др. Основното изискване в процеса на обработка е: първо, той трябва да отговаря на изключително малки фокусирани светлинни петна, изключително висока енергийна плътност и най-малка зона на термично влияние и др. За горните приложения и изисквания, изборът и проектирането на...лазерни източници на светлинаи се изпълняват други компоненти.
а. Избор на лазер: Предпочитаният ултравиолетов/зелен твърдотелен лазер (наносекунден) или ултрабърз лазер (пикосекунден, фемтосекунден) се дължи главно на две причини. Първата е, че дължината на вълната е пропорционална на фокусираното светлинно петно ​​и обикновено се избира къса дължина на вълната. Втората е, че пикосекундните/фемтосекундните импулси имат характеристиката „студена обработка“ и енергията се обработва преди термична дифузия, постигайки студена обработка. Обикновено се избира лазерен източник на светлина с пространствен светлинен изход, с коефициент на качество на лъча M2, обикновено по-малък от 1,1, което осигурява превъзходно качество на лъча.
б. Системите за разширяване на лъча и колиматорните системи обикновено използват лещи за разширяване на лъча с променливо увеличение (2X – 5X), като се стремят да увеличат диаметъра на лъча колкото е възможно повече. Диаметърът на лъча е обратно пропорционален на фокусираното светлинно петно ​​и обикновено се използва архитектура за разширяване на лъча на Галилей.
c. Фокусиращата система обикновено използва високопроизводителни F-Theta лещи (за сканиране) или телецентрични фокусиращи лещи. Фокусното разстояние е пропорционално на фокусираното светлинно петно ​​и обикновено се използват лещи с късо фокусно поле (като f = 50 мм, 100 мм). Както е показано на Фигура 1: Обикновено полевата леща използва многоелементна група лещи (брой лещи ≥ 3), което може да постигне голямо зрително поле, голяма бленда и ниски показатели за аберация. Оптичните лещи тук трябва да отчитат прага на повреда на лазера.
г. Коаксиална оптична система за наблюдение: В оптичната система обикновено е интегрирана коаксиална система за зрение (CMOS) за прецизно позициониране и наблюдение на процеса на обработка в реално време.
2. Обработка на макроматериали Типичните сценарии на приложение на обработката на макроматериали включват рязане на автомобилни листови материали, заваряване на стоманени плочи на корпуса на кораби и заваряване на корпуси на батерии. Тези процеси изискват висока мощност, висока проникваща способност, висока ефективност и стабилност на обработката.
3. Лазерното адитивно производство (3D печат) и приложенията за облицоване обикновено включват следните типични процеси: аерокосмически сложен метален печат, ремонт на лопатки на двигатели и др.
Изборът на основни компоненти е следният:
а. Избор на лазер: Обикновено,високомощни фибро лазерисе избират, с мощност обикновено над 500 W.
б. Оформяне на лъча: Тази оптична система трябва да извежда светлина с плосък връх, така че оформянето на лъча е основната технология и може да се постигне с помощта на дифракционни оптични елементи.
в. Система за фокусиране: Огледалата и динамичното фокусиране са основните изисквания в областта на 3D печата. В същото време, сканиращата леща трябва да използва телецентричен дизайн от страната на обекта, за да се осигури последователност при обработката на ръбовете и центъра.