Решење оптичког система за ласерску обраду

Решење оптичког система за ласерску обраду
Одређивањеласерска обрадаРешење оптичког система зависи од специфичног сценарија примене. Различити сценарији доводе до различитих решења за оптички систем. За специфичне примене је потребна специфична анализа. Оптички систем је приказан на слици 1:

Пут размишљања је: конкретни циљеви процеса –ласеркарактеристике – пројектовање шеме оптичког система – реализација коначног циља. Следи неколико различитих области примене:
1. Поље прецизне микрообраде (обележавање, нагризање, бушење, прецизно сечење итд.) Уобичајени типични процеси у пољу прецизне микрообраде су микрометријска обрада материјала као што су метали, керамика и стакло, као што је обележавање логотипа за мобилне телефоне, медицински стентови, микро рупе за млазнице за убризгавање гаса итд. Основни захтев у процесу обраде је: прво, мора испунити изузетно мале фокусиране светлосне тачке, изузетно високу густину енергије и најмању зону термичког утицаја итд. За горе наведене примене и захтеве, избор и дизајнизвори ласерске светлостии остале компоненте се спроводе.
а. Избор ласера: Преферирани ултраљубичасти/зелени чврсти ласер (наносекундни) или ултрабрзи ласер (пикосекундни, фемтосекундни) је углавном због два разлога. Један је да је таласна дужина пропорционална фокусираној светлосној тачки и генерално се бира кратка таласна дужина. Други је да пикосекундни/фемтосекундни импулси имају карактеристику „хладне обраде“, а енергија се завршава пре термичке дифузије, постижући хладну обраду. Генерално, бира се извор ласерске светлости са просторним светлосним излазом, са фактором квалитета снопа M2 генерално мањим од 1,1, што има супериорни квалитет снопа.
б. Систем за проширивање снопа и колиматорски систем обично користе сочива за проширивање снопа са променљивим увећањем (2X – 5X), покушавајући да што више повећају пречник снопа. Пречник снопа је обрнуто пропорционалан фокусираној светлосној тачки, а генерално се користи Галилејева архитектура проширивања снопа.
ц. Систем фокусирања обично користи високоперформансна F-Theta сочива (за скенирање) или телецентрична фокусирајућа сочива. Жижна даљина је пропорционална фокусираној светлосној тачки и генерално се користе кратка сочива са жижним пољем (као што је f = 50 мм, 100 мм). Као што је приказано на слици 1: Генерално, сочиво са пољским пољем користи групу сочива са више елемената (број сочива ≥ 3), што може постићи велико видно поље, велики отвор бленде и ниске индикаторе аберације. Сва оптичка сочива овде морају узети у обзир праг оштећења ласера.
д. Коаксијални оптички систем за праћење: У оптичком систему је обично интегрисан коаксијални систем вида (CMOS) за прецизно позиционирање и праћење процеса обраде у реалном времену.
2. Обрада макроматеријала Типични сценарији примене обраде макроматеријала укључују сечење аутомобилских лимених материјала, заваривање челичних плоча за трупове бродова и заваривање кућишта батерија. Ови процеси захтевају велику снагу, високу способност продирања, високу ефикасност и стабилност обраде.
3. Ласерска адитивна производња (3Д штампање) и облагање ласерска адитивна производња (3Д штампање) и облагање примене обично укључују следеће типичне процесе: штампање метала у ваздухопловној индустрији, поправку лопатица мотора итд.
Избор основних компоненти је следећи:
а. Избор ласера: Генерално,високоенергетски влакнасти ласерисе бирају, са снагом која обично прелази 500W.
б. Обликовање снопа: Овај оптички систем треба да емитује светлост са равним врхом, тако да је обликовање снопа основна технологија и може се постићи коришћењем дифрактивних оптичких елемената.
ц. Систем фокусирања: Огледала и динамичко фокусирање су основни захтеви у области 3Д штампања. Истовремено, сочиво за скенирање мора да користи телецентрични дизајн на страни објекта како би се осигурала доследност у обради ивица и центра.