Solusi sistem optik pemrosesan laser

Solusi sistem optik pemrosesan laser
Penentuanpemrosesan laserSolusi sistem optik bergantung pada skenario aplikasi spesifik. Skenario yang berbeda menghasilkan solusi yang berbeda untuk sistem optik. Analisis spesifik diperlukan untuk aplikasi tertentu. Sistem optik ditunjukkan pada Gambar 1:

Alur pemikirannya adalah: tujuan proses yang konkret –laserKarakteristik – desain skema sistem optik – realisasi tujuan akhir. Berikut adalah beberapa bidang aplikasi yang berbeda:
1. Bidang pemrosesan mikro presisi (penandaan, pengukiran, pengeboran, pemotongan presisi, dll.) Proses umum yang khas di bidang pemrosesan mikro presisi adalah pemrosesan mikrometri pada material seperti logam, keramik, dan kaca, seperti penandaan logo untuk ponsel, stent medis, lubang mikro untuk nosel injeksi bahan bakar gas, dll. Persyaratan inti dalam proses pemrosesan adalah: pertama, harus memenuhi titik fokus cahaya yang sangat kecil, kepadatan energi yang sangat tinggi, dan zona pengaruh termal terkecil, dll. Untuk aplikasi dan persyaratan di atas, pemilihan dan desainsumber cahaya laserdan komponen lainnya dilaksanakan.
a. Pemilihan laser: Laser solid ultraviolet/hijau (nanodetik) atau laser ultra cepat (pikodetik, femtodetik) yang disukai terutama disebabkan oleh dua alasan. Pertama, panjang gelombang berbanding lurus dengan titik fokus cahaya, dan umumnya dipilih panjang gelombang yang pendek. Kedua, pulsa pikodetik/femtodetik memiliki karakteristik "pemrosesan dingin", dan energi diproses sepenuhnya sebelum difusi termal, sehingga mencapai pemrosesan dingin. Umumnya, dipilih sumber cahaya laser dengan keluaran cahaya spasial, dengan faktor kualitas berkas M2 umumnya kurang dari 1,1, yang memiliki kualitas berkas yang unggul.
b. Sistem pelebaran berkas dan sistem kolimasi biasanya menggunakan lensa pelebaran berkas dengan perbesaran variabel (2X – 5X), yang bertujuan untuk meningkatkan diameter berkas sebanyak mungkin. Diameter berkas berbanding terbalik dengan titik fokus cahaya, dan arsitektur pelebaran berkas Galilean umumnya digunakan.
c. Sistem pemfokusan biasanya menggunakan lensa F-Theta berkinerja tinggi (untuk pemindaian) atau lensa pemfokusan telecentric. Panjang fokus berbanding lurus dengan titik cahaya yang difokuskan, dan umumnya digunakan lensa bidang fokus pendek (seperti f = 50mm, 100mm). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1: Umumnya, lensa bidang menggunakan kelompok lensa multi-elemen (jumlah lensa ≥ 3), yang dapat mencapai bidang pandang yang luas, apertur yang besar, dan indikator aberasi yang rendah. Lensa optik di sini semuanya perlu mempertimbangkan ambang batas kerusakan laser.
d. Sistem optik pemantauan koaksial: Dalam sistem optik, sistem visi koaksial (CMOS) biasanya diintegrasikan untuk penentuan posisi yang tepat dan pemantauan waktu nyata dari proses pengolahan.
2. Pemrosesan Material Makro Skenario aplikasi tipikal pemrosesan material makro meliputi pemotongan material lembaran otomotif, pengelasan pelat baja badan kapal, dan pengelasan cangkang rumah baterai. Proses-proses ini membutuhkan daya tinggi, kemampuan penetrasi tinggi, efisiensi tinggi, dan stabilitas pemrosesan.
3. Manufaktur aditif laser (pencetakan 3D) dan pelapisan Aplikasi manufaktur aditif laser (pencetakan 3D) dan pelapisan biasanya melibatkan proses-proses umum berikut: pencetakan logam kompleks kedirgantaraan, perbaikan bilah mesin, dll.
Pemilihan komponen inti adalah sebagai berikut:
a. Pemilihan laser: Secara umum,laser serat daya tinggidipilih, dengan daya yang biasanya melebihi 500W.
b. Pembentukan berkas cahaya: Sistem optik ini perlu menghasilkan cahaya dengan puncak datar, sehingga pembentukan berkas cahaya merupakan teknologi inti, dan hal ini dapat dicapai dengan menggunakan elemen optik difraksi.
c. Sistem pemfokusan: Cermin dan pemfokusan dinamis adalah persyaratan dasar di bidang pencetakan 3D. Pada saat yang sama, lensa pemindaian perlu menggunakan desain telecentric sisi objek untuk memastikan konsistensi dalam pemrosesan tepi dan tengah.