Dans la trajectoire optique précise dumachine de marquage au laserDans cet article, nous allons approfondir le principe de fonctionnement, les paramètres techniques de l'amplificateur de faisceau,et son influence décisive sur le processus de marquage au laser.
Tout d'abord, pour comprendre pourquoi un dilatateur de faisceau est nécessaire, nous devons d'abord reconnaître que le faisceau de lumière directement émis par le laser a deux caractéristiques inhérentes:
Angle de divergence du faisceau: pendant le processus de transmission du laser, il ne s'agit pas d'un faisceau parfaitement parallèle.Cet angle de propagation est connu comme l'angle de divergence (unitéLe Conseil européen a adopté
Caractéristiques du faisceau de Gauss: la répartition de l'énergie du faisceau laser dans sa section transversale suit un schéma de Gauss,Ce qui signifie qu'il est le plus brillant au centre et diminue progressivement vers les bords..
Si ce type de faisceau divergent est utilisé directement pour le marquage, un problème grave se posera: la taille du point de mise au point changera avec la distance de travail.
Lorsque la distance est proche: le faisceau lumineux n'est pas encore complètement réparti.
A une longue distance: le faisceau s'est considérablement propagé. Même après avoir été focalisé par la même lentille, le point lumineux résultant deviendra plus grand, la densité de puissance diminuera,provoquant l'épaisseur des lignes de marquage, flou, et même incapable d'atteindre le seuil matériel.
Cela limite fortement la portée de travail effective (profondeur de champ) de la machine de marquage,et rend extrêmement difficile le maintien de résultats de marquage cohérents sur des pièces de travail à différentes hauteurs ou sur des surfaces courbes.
II. La fonction fondamentale de l'élargisseur de faisceau est de résoudre les problèmes susmentionnés.
Convertir le faisceau laser incident d'un diamètre plus petit en un faisceau laser de sortie d'un diamètre plus grand, un angle de divergence plus petit (plus proche du parallèle).
Ce processus est appelé "collimation de faisceau" en optique.
Principe technique: basé sur un système de télescope inversé
Les lentilles qui élargissent le faisceau les plus courantes sont les structures de Kepler ou de Galilée, composées d'une paire de lentilles: une lentille de collimation à courte longueur focale (lentille d'entrée) et une lentille de sortie à longue longueur focale.
Incidence: Un faisceau de lumière avec un angle de divergence passe d'abord à travers une lentille collimatrice.ce faisceau de lumière sera initialement focalisé et converge vers un seul point de focalisation.
Avant que le faisceau ne se divise, laissez-le traverser la lentille de sortie.Il " tirera " le faisceau et le fera sortir de manière plus parallèle.
Le faisceau de sortie final a non seulement un diamètre plus grand, mais aussi un angle de divergence significativement réduit.
Formule clé:
Les performances de l'amplificateur de faisceau sont définies par deux paramètres clés:
Ratio de dilatation (M):
Parmi eux, f2 représente la distance focale de la lentille de sortie, f1 est la distance focale de la lentille de collimation, D out est le diamètre du faisceau de sortie et D in est le diamètre du faisceau d'entrée.Par exemple., un élargisseur de faisceau 3x peut augmenter le diamètre du faisceau d'entrée de 3 fois.
Compression par angle de divergence:
L'angle de divergence θ du faisceau de sortie est comprimé à 1/M de l'angle de divergence θ de l'entrée.Cela signifie qu'un élargisseur de faisceau 3x peut réduire l'angle de divergence à un tiers de sa valeur initiale.
III. Une fois le faisceau lumineux collimé par l'amplificateur de faisceau, il pénètre dans le miroir de balayage et la lentille de champ (lentille F-θ), et un bond qualitatif se produit:
1Pour obtenir un point de mise au point plus petit et améliorer la précision et la résolution du marquage
Selon la théorie de la diffraction optique, le diamètre d du point focalisé est approximativement:
Parmi eux, λ représente la longueur d'onde du laser, f est la distance focale de la lentille de champ et D est le diamètre du faisceau lumineux qui pénètre dans la lentille de champ.
La conclusion est évidente: la lentille en expansion augmente le diamètre D du faisceau incident sur la lentille de champ, réduisant ainsi directement la taille du point de mise au point d.Une tache plus petite signifie des lignes plus fines, une résolution graphique plus élevée et des bords plus nets, ce qui est crucial pour marquer les codes QR, le micro-texte et les logos complexes.
2Augmenter la profondeur de champ et élargir la portée effective de travail
La profondeur de champ se réfère à la plage de distance axiale dans laquelle une taille acceptable de point de mise au point peut être maintenue.donc la taille de la tache change très peu sur une longue distance de propagationCette caractéristique permet à la machine de marquage laser de marquer sur des pièces de différentes hauteurs et même sur des surfaces de certaines courbures sans régler fréquemment la distance focale.tout en obtenant des résultats clairs et uniformesCeci est particulièrement important lors de la manipulation de pièces inégales sur plateaux dans une ligne de production automatisée.
3Protégez les composants optiques et augmentez la densité de puissance
Réduction de la densité de puissance: le faisceau laser est élargi avant de pénétrer dans la lentille du miroir de balayage,provoquant une augmentation de la surface de sa section transversale et une diminution de la densité de puissance (puissance par unité de surface)Cela réduit la charge thermique sur la lentille miroir et les dommages potentiels, prolongeant sa durée de vie, en particulier dans les applications de marquage laser à haute puissance.
Améliorer l'utilisation de l'énergie: un point de mise au point plus petit signifie une énergie plus concentrée, ce qui entraîne une densité de puissance plus élevée sur le matériau lorsque la puissance laser est la même.Cela rend le processus de marquage plus efficace, plus rapide, ou permet d'obtenir le même effet de marquage avec une puissance moindre, économisant ainsi de l'énergie et allongeant la durée de vie du laser.
L'amplificateur de faisceau, qui est non seulement la base technique pour obtenir un marquage de haute précision et haute résolution, mais aussi la clé pour élargir l'adaptabilité de l'équipement,protégeant les composants optiques de baseOn peut dire que sans un dilatateur de faisceau dans une machine de marquage laser, ses performances seront considérablement réduites.La compréhension et l'application correcte du dilatateur de faisceau est une partie indispensable de l'optimisation de tout système de marquage laser.