Laserprosessointioptinen järjestelmäratkaisu

Laserprosessointioptinen järjestelmäratkaisu
MäärityslaserkäsittelyOptisen järjestelmän ratkaisu riippuu tietystä sovellusskenaariosta. Eri skenaariot johtavat erilaisiin ratkaisuihin optiselle järjestelmälle. Tietyt sovellukset vaativat erityistä analyysia. Optinen järjestelmä on esitetty kuvassa 1:

Ajattelupolku on: konkreettiset prosessitavoitteet –laserominaisuudet – optisen järjestelmän suunnittelu – lopputavoitteen toteutus. Seuraavassa on useita eri sovellusalueita:
1. Tarkkuusmikroprosessointi (merkintä, etsaus, poraus, tarkka leikkaus jne.) Tarkkuusmikroprosessoinnin yleisimpiä prosesseja ovat mikrometrinen prosessointi materiaaleille, kuten metalleille, keramiikalle ja lasille, kuten matkapuhelinten logomerkinnät, lääketieteelliset stentit, kaasun ruiskutussuuttimien mikroreiät jne. Prosessointiprosessin ydinvaatimus on: ensinnäkin sen on täytettävä erittäin pienet fokusoidut valopisteet, erittäin korkea energiatiheys ja pienin lämpövaikutusalue jne. Edellä mainittujen sovellusten ja vaatimusten osalta valinta ja suunnittelulaservalonlähteetja muut komponentit suoritetaan.
a. Laserin valinta: Edullisin ultravioletti-/vihreä kiinteälaser (nanosekunti) tai ultranopea laser (pikosekunti, femtosekunti) johtuu pääasiassa kahdesta syystä. Ensinnäkin aallonpituus on verrannollinen fokusoituun valopisteeseen, ja yleensä valitaan lyhyt aallonpituus. Toinen syy on, että pikosekunti-/femtosekuntipulsseilla on "kylmäprosessointi"-ominaisuus, ja energia prosessoidaan loppuun ennen lämpödiffuusiota, jolloin saavutetaan kylmäprosessointi. Yleensä valitaan laservalonlähde, jolla on spatiaalinen valoteho, jonka säteen laatukerroin M2 on yleensä alle 1,1, mikä takaa erinomaisen säteen laadun.
b. Säteen laajennusjärjestelmissä ja kollimointijärjestelmissä käytetään yleensä muuttuvalla suurennuksella varustettuja säteen laajennuslinssejä (2X – 5X), joilla pyritään kasvattamaan säteen halkaisijaa mahdollisimman paljon. Säteen halkaisija on kääntäen verrannollinen fokusoituun valopisteeseen, ja yleensä käytetään Galilein säteen laajennusarkkitehtuuria.
c. Tarkennusjärjestelmässä käytetään yleensä tehokkaita F-Theta-linssejä (skannaukseen) tai telesentrisiä tarkennuslinssejä. Polttoväli on verrannollinen tarkennettuun valopisteeseen, ja yleensä käytetään lyhyitä polttovälilinssejä (kuten f = 50 mm, 100 mm). Kuten kuvassa 1 on esitetty: Yleensä kenttälinssit käyttävät monielementtistä linssiryhmää (linssien lukumäärä ≥ 3), jolla voidaan saavuttaa laaja näkökenttä, suuri aukko ja alhaiset aberraatioindikaattorit. Kaikkien optisten linssien on otettava huomioon laserin vauriokynnys.
d. Koaksiaalinen valvontaoptinen järjestelmä: Optiseen järjestelmään on yleensä integroitu koaksiaalinen konenäköjärjestelmä (CMOS) tarkkaa paikannusta ja käsittelyprosessin reaaliaikaista valvontaa varten.
2. Makromateriaalien käsittely Tyypillisiä makromateriaalien käsittelyn sovelluskohteita ovat autojen levymateriaalien leikkaus, laivojen korien teräslevyjen hitsaus ja akkukoteloiden hitsaus. Nämä prosessit vaativat suurta tehoa, suurta tunkeutumiskykyä, korkeaa hyötysuhdetta ja käsittelyn vakautta.
3. Laserlisäainevalmistus (3D-tulostus) ja verhous Laserlisäainevalmistus (3D-tulostus) ja verhoussovellukset sisältävät tyypillisesti seuraavat prosessit: ilmailu- ja avaruustekniikan monimutkaisen metallin tulostuksen, moottorin lapojen korjauksen jne.
Ydinkomponenttien valinta on seuraava:
a. Laserin valinta: Yleisesti ottaen,suuritehoiset kuitulaseritvalitaan, joiden teho on tyypillisesti yli 500 W.
b. Säteenmuokkaus: Tämän optisen järjestelmän on tuotettava tasapintaista valoa, joten säteenmuokkaus on ydinosa, ja se voidaan saavuttaa diffraktiivisten optisten elementtien avulla.
c. Tarkennusjärjestelmä: Peilit ja dynaaminen tarkennus ovat 3D-tulostuksen perusvaatimuksia. Samanaikaisesti skannauslinssin on käytettävä objektipuolen telesentristä suunnittelua reunojen ja keskipisteiden käsittelyn yhdenmukaisuuden varmistamiseksi.