Στην ακριβή οπτική πορεία τουμηχανή σήμανσης με λέιζερΤο άρθρο αυτό θα ερευνήσει την αρχή λειτουργίας, τις τεχνικές παραμέτρους του διευρυτήρα δέσμης,και την αποφασιστική επιρροή του στη διαδικασία σήμανσης με λέιζερ.
Πρώτον, για να καταλάβουμε γιατί είναι απαραίτητος ένας διευρυτής δέσμης, πρέπει πρώτα να αναγνωρίσουμε ότι η δέσμη φωτός που εκπέμπεται απευθείας από το λέιζερ έχει δύο εγγενή χαρακτηριστικά:
Γωνία αποκλίσεις ακτίνας: Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μετάδοσης του λέιζερ, δεν είναι μια τέλεια παράλληλη ακτίνα.Αυτή η γωνία εξάπλωσης είναι γνωστή ως γωνία αποκλίσεις (μονάδα(Συγκεκριμένα:
Χαρακτηριστικά της δέσμης Gauss: Η κατανομή ενέργειας της δέσμης λέιζερ στην εγκάρσια τομή της ακολουθεί ένα μοτίβο Gaussian,που σημαίνει ότι είναι φωτεινότερη στο κέντρο και σταδιακά μειώνεται προς τις άκρες.
Αν αυτό το είδος διακρινόμενης δέσμης χρησιμοποιείται απευθείας για την σήμανση, θα προκύψει ένα σοβαρό πρόβλημα: το μέγεθος του εστιασμένου σημείου θα αλλάξει με την απόσταση εργασίας.
Όταν η απόσταση είναι κοντινή: Η δέσμη φωτός δεν έχει εξαπλωθεί πλήρως ακόμη.
Σε μεγάλη απόσταση: Η δέσμη έχει διαδοθεί σημαντικά. Ακόμα και μετά την εστίαση με τον ίδιο φακό, το αποτέλεσμα σημείο φωτός θα γίνει μεγαλύτερο, η πυκνότητα ισχύος θα μειωθεί,προκαλώντας την πάχος των γραμμών σήμανσης, θολή, και ακόμη και ανίκανος να φτάσει το υλικό κατώφλι.
Αυτό περιορίζει σοβαρά την αποτελεσματική εμβέλεια εργασίας (βαθιά πεδίου) της μηχανής σήμανσης,και καθιστά εξαιρετικά δύσκολο να διατηρηθούν σταθερά αποτελέσματα σήμανσης σε εργασιακά κομμάτια σε διαφορετικό ύψος ή σε καμπύλες επιφάνειες.
Η βασική λειτουργία του διευρυτήρα δέσμης είναι η αντιμετώπιση των προαναφερθέντων προβλημάτων.
Μετατρέψτε την εισερχόμενη ακτίνα λέιζερ μικρότερης διάμετρου σε ακτίνα λέιζερ εξόδου με μεγαλύτερη διάμετρο, μικρότερη γωνία αποκλίσεως (περίπου παράλληλη).
Η διαδικασία αυτή αναφέρεται ως "συγκέντρωση δέσμης" στην οπτική.
Τεχνική αρχή: Βασίζεται σε σύστημα αντιστροφής τηλεσκοπίων
Οι πιο συνηθισμένοι φακοί επέκτασης δέσμης είναι οι κεπλεριανές ή γαλιλεϊκές δομές, που αποτελούνται από ένα ζευγάρι φακών: ένας φακός συντονισμού μικρού εστιακού μήκους (ο φακός εισόδου) και ένας φακός εξόδου μεγάλου εστιακού μήκους.
Επιπτώσεις: Μια δέσμη φωτός με μια γωνία αποκλίσεις περνά πρώτα μέσα από μια κολιματική φακό.Αυτή η δέσμη φωτός θα επικεντρωθεί αρχικά και θα συγκλίνει σε ένα μόνο σημείο εστίασης.
Μετάφραση: Πριν η δέσμη διαχωριστεί, αφήστε την να περάσει από τον φακό εξόδου.Θα τραβήξει πίσω τη δέσμη και θα την κάνει να βγει πιο παράλληλα..
Η τελική δέσμη εξόδου έχει όχι μόνο μεγαλύτερη διάμετρο αλλά και σημαντικά μειωμένη γωνία αποκλίσεως.
Βασικός τύπος:
Η απόδοση του διευρυτήρα δέσμης ορίζεται από δύο βασικές παραμέτρους:
Αναλογία διεύρυνσης (M):
Μεταξύ αυτών, το f2 αντιπροσωπεύει την εστιακή απόσταση του φακού εξόδου, το f1 είναι η εστιακή απόσταση του φακού κολιματισμού, το D out είναι η διάμετρος της δέσμης εξόδου και το D in είναι η διάμετρος της δέσμης εισόδου.Για παράδειγμα., ένας διευρυτής δέσμης 3x μπορεί να αυξήσει τη διάμετρο της δέσμης εισόδου κατά 3 φορές.
Συμπίεση γωνίας αποκλίσεις:
Η γωνία διακύμανσης θ της δέσμης εξόδου συμπιέζεται σε 1/M της γωνίας διακύμανσης θ της εισόδου.Αυτό σημαίνει ότι μια 3x δέσμη διευρύντης μπορεί να μειώσει τη γωνία αποκλίσεις σε ένα τρίτο της αρχικής της αξίας.
Μετά την κολιμάτωση της δέσμης φωτός από τον διευρυτήρα δέσμης, εισέρχεται στον καθρέφτη σάρωσης και στον φακό πεδίου (φθ φακός) και θα συμβεί ένα ποιοτικό άλμα:
1Για την επίτευξη μικρότερης εστίασης και βελτίωση της ακρίβειας και της ανάλυσης της σήμανσης
Σύμφωνα με τη θεωρία της οπτικής διάθλασης, η διάμετρος d του εστιασμένου σημείου είναι περίπου:
Μεταξύ αυτών, λ αντιπροσωπεύει το μήκος κύματος του λέιζερ, f είναι το εστιακό μήκος του φακού πεδίου και D είναι η διάμετρος της δέσμης φωτός που εισέρχεται στον φακό πεδίου.
Το συμπέρασμα είναι προφανές: Ο διευρυμένος φακός αυξάνει τη διάμετρο D της δέσμης που εισέρχεται στον φακό πεδίου, μειώνοντας έτσι άμεσα το μέγεθος του εστιασμένου σημείου d.Μια μικρότερη κηλίδα σημαίνει πιο λεπτές γραμμές., υψηλότερη γραφική ανάλυση και πιο καθαρές άκρες, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη σήμανση κωδικών QR, μικροέγγραφο και σύνθετα λογότυπα.
2. Αυξήστε το βάθος πεδίου και επεκτείνετε την αποτελεσματική περιοχή εργασίας
Το βάθος πεδίου αναφέρεται στο εύρος άξιας απόστασης εντός του οποίου μπορεί να διατηρηθεί ένα αποδεκτό μέγεθος εστιασμένης κηλίδας.Έτσι το μέγεθος της κηλίδας αλλάζει πολύ λίγο σε μια μεγάλη απόσταση εξάπλωσης.Αυτό επιτρέπει στο μηχάνημα σήμανσης λέιζερ να σημειώνει σε κομμάτια σε διαφορετικό ύψος και ακόμη και σε επιφάνειες με ορισμένες καμπυλότητες, χωρίς συχνή ρύθμιση της εστιακής απόστασης.ενώ εξακολουθούν να επιτυγχάνονται σαφή και ομοιόμορφα αποτελέσματαΑυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό κατά την επεξεργασία ακατάλληλων εργαστηρίων σε δίσκους σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής.
3Προστατεύει τα οπτικά εξαρτήματα και αυξάνει την πυκνότητα ισχύος
Μείωση της πυκνότητας ισχύος: Η ακτίνα λέιζερ επεκτείνεται πριν εισέλθει στον φακό του καθρέφτη σάρωσης,προκαλώντας την αύξηση της εμβαδού διατομής και τη μείωση της πυκνότητας ισχύος (δύναμη ανά μονάδα εμβαδού)Αυτό μειώνει το θερμικό φορτίο στον φακό καθρέφτη και την πιθανή βλάβη, παρατείνει τη διάρκεια ζωής του, ειδικά σε εφαρμογές σήμανσης λέιζερ υψηλής ισχύος.
Βελτίωση της χρήσης ενέργειας: Ένα μικρότερο εστιασμένο σημείο σημαίνει πιο συγκεντρωμένη ενέργεια, με αποτέλεσμα μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος στο υλικό όταν η ισχύς του λέιζερ είναι η ίδια.Αυτό καθιστά την διαδικασία σήμανσης πιο αποτελεσματική, γρηγορότερα ή επιτρέπει την επίτευξη του ίδιου αποτελέσματος σήμανσης με μικρότερη ισχύ, εξοικονομώντας ενέργεια και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του λέιζερ.
Ο διευρυτής δέσμης, ο οποίος δεν αποτελεί μόνο την τεχνική βάση για την επίτευξη υψηλής ακρίβειας και υψηλής ανάλυσης σήμανσης, αλλά και το κλειδί για την επέκταση της προσαρμοστικότητας του εξοπλισμού,προστασία των οπτικών συστατικών πυρήναΧωρίς έναν διευρυτήρα δέσμης σε μια μηχανή σήμανσης λέιζερ, η απόδοσή της θα μειωθεί σημαντικά.Η κατανόηση και η ορθή εφαρμογή του διευρυτήρα δέσμης είναι απαραίτητο μέρος της βελτιστοποίησης κάθε συστήματος σήμανσης με λέιζερ.