Рашэнне аптычнай сістэмы лазернай апрацоўкі

Рашэнне аптычнай сістэмы лазернай апрацоўкі
Вызначэннелазерная апрацоўкаРашэнне аптычнай сістэмы залежыць ад канкрэтнага сцэнарыя прымянення. Розныя сцэнарыі прыводзяць да розных рашэнняў для аптычнай сістэмы. Для канкрэтных прымяненняў патрабуецца спецыяльны аналіз. Аптычная сістэма паказана на малюнку 1:

Шлях мыслення такі: канкрэтныя мэты працэсу –лазерхарактарыстыкі – распрацоўка схемы аптычнай сістэмы – рэалізацыя канчатковай мэты. Ніжэй прыведзены некалькі розных абласцей прымянення:
1. Галіна дакладнай мікраапрацоўкі (маркіроўка, травленне, свідраванне, дакладная рэзка і г.д.) Агульнымі тыповымі працэсамі ў галіне дакладнай мікраапрацоўкі з'яўляюцца мікраметрычная апрацоўка такіх матэрыялаў, як металы, кераміка і шкло, напрыклад, маркіроўка лагатыпаў для мабільных тэлефонаў, медыцынскіх стэнтаў, мікраадтулін для фарсунак упырску газавага паліва і г.д. Асноўнымі патрабаваннямі ў працэсе апрацоўкі з'яўляюцца: па-першае, надзвычай малыя сфакусаваныя светлавыя плямы, надзвычай высокая шчыльнасць энергіі і найменшая зона цеплавога ўздзеяння і г.д. Для вышэйзгаданых ужыванняў і патрабаванняў выбар і канструкцыя...лазерныя крыніцы святлаі іншыя кампаненты выконваюцца.
а. Выбар лазера: Перавага ультрафіялетавага/зялёнага цвёрдацельнага лазера (нанасекунднага) або звышхуткага лазера (пікасекунднага, фемтасекунднага) у асноўным абумоўлена двума прычынамі. Па-першае, даўжыня хвалі прапарцыйная сфакусаванай светлавой пляме, і звычайна выбіраецца кароткая даўжыня хвалі. Па-другое, пікасекундныя/фемтасекундныя імпульсы маюць характарыстыку «халоднай апрацоўкі», і энергія завяршаецца перад тэрмічнай дыфузіяй, што дасягае халоднай апрацоўкі. Як правіла, выбіраецца лазерная крыніца святла з прасторавай светлавай аддачай з каэфіцыентам якасці прамяня M2, звычайна меншым за 1,1, што мае найвышэйшую якасць прамяня.
b. Сістэмы пашырэння прамяня і калімацыйныя сістэмы звычайна выкарыстоўваюць лінзы, якія пашыраюць прамень са зменным павелічэннем (2X - 5X), імкнучыся максімальна павялічыць дыяметр прамяня. Дыяметр прамяня адваротна прапарцыйны сфакусаванай светлавой пляме, і звычайна выкарыстоўваецца архітэктура пашырэння прамяня па прынцыпе Галілея.
c. У сістэме факусоўкі звычайна выкарыстоўваюцца высокапрадукцыйныя лінзы F-Theta (для сканавання) або тэлецэнтрычныя факусуючыя лінзы. Фокусная адлегласць прапарцыйная факусаванай светлавой пляме, і звычайна выкарыстоўваюцца лінзы з кароткім фокусным полем (напрыклад, f = 50 мм, 100 мм). Як паказана на малюнку 1: Як правіла, лінза для факусоўкі выкарыстоўвае шматэлементную групу лінзаў (колькасць лінзаў ≥ 3), што дазваляе дасягнуць вялікага поля зроку, вялікай дыяфрагмы і нізкіх паказчыкаў аберацыі. Усе аптычныя лінзы тут павінны ўлічваць парог пашкоджання лазера.
г. Кааксіяльная аптычная сістэма маніторынгу: у аптычную сістэму звычайна ўбудаваная кааксіяльная сістэма зроку (CMOS) для дакладнага пазіцыянавання і маніторынгу працэсу апрацоўкі ў рэжыме рэальнага часу.
2. Апрацоўка макраматэрыялаў Тыповымі сцэнарыямі прымянення апрацоўкі макраматэрыялаў з'яўляюцца рэзка ліставых аўтамабільных матэрыялаў, зварка сталёвых пласцін корпуса суднаў і зварка абалонак акумулятарных корпусаў. Гэтыя працэсы патрабуюць высокай магутнасці, высокай пранікальнай здольнасці, высокай эфектыўнасці і стабільнасці апрацоўкі.
3. Лазерная адытыўная вытворчасць (3D-друк) і абліцоўка. Лазерная адытыўная вытворчасць (3D-друк) і абліцоўка звычайна ўключаюць наступныя тыповыя працэсы: складаны металічны друк для аэракасмічнай прамысловасці, рамонт лапатак рухавіка і г.д.
Выбар асноўных кампанентаў выглядае наступным чынам:
а. Выбар лазера: як правіла,магутныя валаконныя лазерывыбіраюцца з магутнасцю, якая звычайна перавышае 500 Вт.
б. Фарміраванне прамяня: Гэтая аптычная сістэма павінна выпраменьваць святло з плоскай вяршыняй, таму фармаванне прамяня з'яўляецца асноўнай тэхналогіяй, і гэтага можна дасягнуць з дапамогай дыфракцыйных аптычных элементаў.
c) Сістэма факусоўкі: люстэркі і дынамічная факусоўка з'яўляюцца асноўнымі патрабаваннямі ў галіне 3D-друку. У той жа час, сканіруючая лінза павінна выкарыстоўваць тэлецэнтрычную канструкцыю з боку аб'екта, каб забяспечыць аднастайнасць апрацоўкі краёў і цэнтра.