詳細な光学経路でレーザーマーキングマシンこの記事では,ビーム拡張器の動作原理,技術パラメータ,レーザーマーキングプロセスに決定的な影響を与える.
まず,ビーム拡張器がなぜ必要なのかを理解するには まず,レーザーから直接放出される光束には 2つの固有の特徴があることを認識する必要があります
ビーム 離散 角: レーザー の 伝達 過程 中 に は,完全に 平行 の ビーム で は あり ませ ん.その 距離 が 増加 する とき,徐々に 広がる.この広がる角は,分散角 (ユニット) と呼ばれます.(MRAD) について
ガウス線の特性: 激光線のエネルギー分布は,ガウス線パターンに従います.中央で最も明るく,端に向かって徐々に減少する.
この種の分散光束が直接マークに使用される場合,深刻な問題が発生します. 焦点点の大きさは作業距離によって変化します.
距離 が 近い 時: 光 束 は まだ 完全 に 広がっ て い ませ ん. フィールド レンズ に 焦点を当て た 後,光 点 は 小さい,電源 密度 が 高く,マーク は 明らか です.
長距離では 束が大きく広がります 同じレンズで焦点化しても 光点が大きくなり パワー密度が低下します標識線が厚くなる物質の限界まで到達できない.
これは,マーキングマシンの有効な作業範囲 (フィールド深さ) を大幅に制限します.異なる高さや曲線のある表面の作業部品に一貫したマーク結果を維持することが非常に困難になります.
II. ビーム拡張器の基本的な機能は,上記の問題に対処することです.その主な機能は:
径が小さい入射レーザービームを,径が大きい出力レーザービームに変換し,離散角が小さい (平行に近い).
このプロセスは光学では"ビームコリマーション"と呼ばれます.
技術原理: 逆向きの望遠鏡システムに基づいた
最も一般的なビーム拡張レンズは,ケプリアンまたはガリレオ構造で,レンズ2つで構成される. 短焦点長コリマータレンズ (インプットレンズ) と長焦点長出力レンズ.
発光率: 発光角が異なる光束は,まずコリマータレンズを通過します.この光束は最初は焦点化され 単一の焦点に収束します.
訳:光束が再分岐する前に 出力レンズを通過させてください線束を"引き戻し" より平行方向に 放出させます.
最終的な出力ビームは直径が大きくなるだけでなく,偏差角が著しく減少します.
キー公式:
ビーム拡張器の性能は2つの主要パラメータによって定義されます.
膨張比 (M):
その中でも,f2は出力レンズの焦点距離,f1はコリマータレンズの焦点距離,Doutは出力ビームの直径,Dinは入力ビームの直径です.例えば3x ビームエクスパンダーは 入力ビームの直径を 3 倍に拡大することができます.
偏差角圧縮:
出力ビームの離散角 θ は入力離散角 θ の 1/M に圧縮される.元の値の3分の1に偏差角を減らすことができます..
III. 光束がビーム拡張子によってコリマートされた後,それはスキャニングミラーとフィールドレンズ (F-θレンズ) に入り,質的なジャンプが発生します.
1標識の精度と解像度を向上させるため
光学 difrction の理論によると,焦点点の直径 d は約:
λはレーザー波長 fはフィールドレンズの焦点距離 Dはフィールドレンズに入る光束の直径です
拡大するレンズは フィールドレンズの射線の直径Dを増加させ, 焦点点dの大きさを直接減少させる.細い点は細い線を意味しますQRコードやマイクロテキストや複雑なロゴをマークするのに不可欠です
2. フィールド深さを増やし,効果的な作業範囲を拡大
フィールド深さは,受け入れられる焦点スポットサイズを維持できる軸距離範囲を指します.コリマートされた後,ビームは非常に小さな離角を持っています.長い伝播距離でほとんど変化しません.レーザーマークマシーンが,焦点距離を頻繁に調整することなく,異なる高度の作業部件や,特定の曲率を持つ表面にマークすることができます.明確で均質な結果が得られる一方でこれは,自動生産ラインのトレイ上の不均等な作業部件を処理する際に特に重要です.
3光学コンポーネントを保護し,電力の密度を増加させる
電力密度を減らす: レーザービームはスキャン鏡のレンズに入る前に拡張される.横切りの面積が増加し,電力密度 (面積単位あたりの電力) が減少するこれは鏡のレンズに対する熱負荷と潜在的な損傷を軽減し,特に高功率レーザーマークアプリケーションで使用寿命を延長します.
エネルギーの利用を向上させる: 焦点が小さくなるということは,より集中したエネルギーを意味し,レーザー電力が同じである場合,材料の電力の密度が高くなります.これは,マークプロセスをより効率的にしますレーザーの寿命を延ばし,エネルギーを節約する.
高精度で高解像度のマークの技術的な基礎であるだけでなく 装置の適応性を拡大するための鍵でもある核心光学部品を保護するレーザーマーキングマシンにビーム拡張装置がないと,その性能が大幅に低下すると言えます.レーザーマーキングシステムを最適化するために欠かせない部分です.