Solusyon sa sistemang optikal sa pagproseso ng laser

Solusyon sa sistemang optikal sa pagproseso ng laser
Ang pagpapasiya ngpagproseso ng laserAng solusyon sa sistemang optikal ay nakadepende sa partikular na senaryo ng aplikasyon. Iba't ibang senaryo ang humahantong sa iba't ibang solusyon para sa sistemang optikal. Kinakailangan ang partikular na pagsusuri para sa mga partikular na aplikasyon. Ang sistemang optikal ay ipinapakita sa Figure 1:

Ang landas ng pag-iisip ay: mga konkretong layunin ng proseso –lasermga katangian – disenyo ng iskema ng optical system – pangwakas na pagsasakatuparan ng layunin. Ang mga sumusunod ay ilang iba't ibang larangan ng aplikasyon:
1. Larangan ng precision micro-processing (pagmamarka, pag-ukit, pagbabarena, precise cutting, atbp.) Ang mga karaniwang tipikal na proseso sa larangan ng precision micro-processing ay ang micro-metric processing sa mga materyales tulad ng mga metal, keramika, at salamin, tulad ng pagmamarka ng logo para sa mga mobile phone, medical stent, micro hole para sa mga gas fuel injection nozzle, atbp. Ang pangunahing kinakailangan sa proseso ng pagproseso ay: una, dapat itong matugunan ang napakaliit na nakatutok na mga spot ng liwanag, napakataas na energy density, at ang pinakamaliit na thermal influence zone, atbp. Para sa mga aplikasyon at kinakailangan sa itaas, ang pagpili at disenyo ngmga pinagmumulan ng liwanag ng laserat iba pang mga bahagi ay isinasagawa.
a. Pagpili ng laser: Ang ginustong ultraviolet/green solid laser (nanosecond) o ultrafast laser (picosecond, femtosecond) ay pangunahing dahil sa dalawang dahilan. Una, ang wavelength ay proporsyonal sa nakatutok na light spot, at sa pangkalahatan ay isang maikling wavelength ang pinipili. Pangalawa, ang mga picosecond/femtosecond pulse ay may katangiang "cold processing", at ang enerhiya ay natatapos sa pagproseso bago ang thermal diffusion, na nakakamit ang cold processing. Sa pangkalahatan, isang laser light source na may spatial light output ang pinipili, na may beam quality factor na M2 na karaniwang mas mababa sa 1.1, na may superior beam quality.
b. Ang beam expanding system at collimating system ay karaniwang gumagamit ng variable magnification beam expanding lenses (2X – 5X), na sinusubukang taasan ang beam diameter hangga't maaari. Ang beam diameter ay inversely proportional sa focused light spot, at karaniwang ginagamit ang Galilean beam expanding architecture.
c. Karaniwang gumagamit ang sistema ng pagpokus ng mga high-performance na F-Theta lenses (para sa pag-scan) o telecentric focusing lenses. Ang focal length ay proporsyonal sa focused light spot, at kadalasan ay maiikling focal field lenses (tulad ng f = 50mm, 100mm) ang ginagamit. Gaya ng ipinapakita sa Figure 1: Sa pangkalahatan, ang field lens ay gumagamit ng multi-element lens group (ang bilang ng mga lente ay ≥ 3), na maaaring makamit ang malaking field of view, malaking aperture, at mababang aberration indicators. Ang mga optical lens dito ay kailangang isaalang-alang ang damage threshold ng laser.
d. Sistemang optikal na coaxial monitoring: Sa sistemang optikal, ang isang coaxial vision (CMOS) system ay karaniwang isinama para sa tumpak na pagpoposisyon at real-time na pagsubaybay sa proseso ng pagproseso.
2. Pagproseso ng Makro-materyal Ang mga karaniwang senaryo ng aplikasyon ng pagproseso ng makro-materyal ay kinabibilangan ng pagputol ng mga materyales sa sheet ng sasakyan, pagwelding ng mga bakal na plato ng katawan ng barko, at pagwelding ng mga shell ng pabahay ng baterya. Ang mga prosesong ito ay nangangailangan ng mataas na lakas, mataas na kakayahan sa pagtagos, mataas na kahusayan, at katatagan sa pagproseso.
3. Ang laser additive manufacturing (3D printing) at cladding ay karaniwang kinabibilangan ng mga sumusunod na tipikal na proseso: aerospace complex metal printing, pagkukumpuni ng blade ng makina, atbp.
Ang pagpili ng mga pangunahing bahagi ay ang mga sumusunod:
a. Pagpili ng laser: Sa pangkalahatan,mga high-power fiber laserang pinipili, na may lakas na karaniwang higit sa 500W.
b. Paghubog ng sinag: Ang sistemang optikal na ito ay kailangang maglabas ng patag na ilaw, kaya ang paghubog ng sinag ang pangunahing teknolohiya, at maaari itong makamit gamit ang mga diffractive optical elements.
c. Sistema ng pagpokus: Ang mga salamin at dynamic na pagpokus ang mga pangunahing kinakailangan sa larangan ng 3D printing. Kasabay nito, ang scanning lens ay kailangang gumamit ng disenyong telecentric sa gilid ng bagay upang matiyak ang pagkakapare-pareho sa pagproseso ng gilid at gitna.