راه حل سیستم نوری پردازش لیزری

راه حل سیستم نوری پردازش لیزری
تعیینپردازش لیزریراه‌حل سیستم نوری به سناریوی کاربرد خاص بستگی دارد. سناریوهای مختلف منجر به راه‌حل‌های متفاوتی برای سیستم نوری می‌شوند. برای کاربردهای خاص، تجزیه و تحلیل خاص مورد نیاز است. سیستم نوری در شکل 1 نشان داده شده است:

مسیر تفکر عبارت است از: اهداف فرآیندی ملموس –لیزرویژگی‌ها - طراحی طرح سیستم نوری - تحقق هدف نهایی. در زیر چندین زمینه کاربردی مختلف آمده است:
۱. حوزه ریزپردازش دقیق (علامت‌گذاری، حکاکی، سوراخ‌کاری، برش دقیق و غیره). فرآیندهای معمول رایج در حوزه ریزپردازش دقیق، پردازش میکرومتری روی موادی مانند فلزات، سرامیک‌ها و شیشه هستند، مانند علامت‌گذاری لوگو برای تلفن‌های همراه، استنت‌های پزشکی، سوراخ‌های ریز برای نازل‌های تزریق سوخت گازی و غیره. الزام اصلی در فرآیند پردازش این است: اولاً، باید نقاط نور متمرکز بسیار کوچک، چگالی انرژی بسیار بالا و کوچکترین منطقه نفوذ حرارتی و غیره را برآورده کند. برای کاربردها و الزامات فوق، انتخاب و طراحیمنابع نور لیزرو سایر اجزا انجام می‌شود.
الف. انتخاب لیزر: لیزر جامد فرابنفش/سبز (نانوثانیه) یا لیزر فوق سریع (پیکوثانیه، فمتوثانیه) ترجیحی عمدتاً به دو دلیل است. یکی اینکه طول موج متناسب با نقطه نور متمرکز است و عموماً طول موج کوتاهی انتخاب می‌شود. دوم اینکه پالس‌های پیکوثانیه/فمتوثانیه دارای ویژگی "پردازش سرد" هستند و انرژی قبل از انتشار حرارتی پردازش می‌شود و به پردازش سرد دست می‌یابد. به طور کلی، یک منبع نور لیزر با خروجی نور فضایی انتخاب می‌شود، با ضریب کیفیت پرتو M2 که عموماً کمتر از 1.1 است و کیفیت پرتو برتر دارد.
ب. سیستم گسترش پرتو و سیستم موازی‌سازی معمولاً از لنزهای گسترش پرتو با بزرگنمایی متغیر (2X - 5X) استفاده می‌کنند و سعی می‌کنند قطر پرتو را تا حد امکان افزایش دهند. قطر پرتو با نقطه نور متمرکز شده نسبت معکوس دارد و عموماً از معماری گسترش پرتو گالیله‌ای استفاده می‌شود.
ج. سیستم فوکوس معمولاً از لنزهای F-Theta با کارایی بالا (برای اسکن) یا لنزهای فوکوس تله‌سنتریک استفاده می‌کند. فاصله کانونی متناسب با نقطه نور متمرکز است و عموماً از لنزهای میدان کانونی کوتاه (مانند f = 50mm، 100mm) استفاده می‌شود. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است: به طور کلی، لنز میدان از یک گروه لنز چند عنصری (تعداد لنزها ≥ 3) استفاده می‌کند که می‌تواند به میدان دید بزرگ، دیافراگم بزرگ و شاخص‌های انحراف کم دست یابد. لنزهای نوری در اینجا باید آستانه آسیب لیزر را در نظر بگیرند.
د. سیستم نوری پایش کواکسیال: در سیستم نوری، معمولاً یک سیستم بینایی کواکسیال (CMOS) برای موقعیت‌یابی دقیق و پایش بلادرنگ فرآیند پردازش، یکپارچه می‌شود.
۲. پردازش مواد در مقیاس ماکرو سناریوهای کاربردی معمول پردازش مواد در مقیاس ماکرو شامل برش ورق‌های خودرو، جوشکاری صفحات فولادی بدنه کشتی و جوشکاری پوسته‌های محفظه باتری است. این فرآیندها به توان بالا، قابلیت نفوذ بالا، راندمان بالا و پایداری پردازش نیاز دارند.
۳. تولید افزایشی لیزری (چاپ سه‌بعدی) و روکش‌کاری کاربردهای تولید افزایشی لیزری (چاپ سه‌بعدی) و روکش‌کاری معمولاً شامل فرآیندهای معمول زیر است: چاپ فلزات پیچیده هوافضا، تعمیر پره موتور و غیره.
انتخاب اجزای اصلی به شرح زیر است:
الف. انتخاب لیزر: به طور کلی،لیزرهای فیبری پرقدرتانتخاب می‌شوند، با توانی که معمولاً از ۵۰۰ وات تجاوز می‌کند.
ب) شکل‌دهی پرتو: این سیستم نوری نیاز به خروجی نور مسطح دارد، بنابراین شکل‌دهی پرتو فناوری اصلی است و می‌توان با استفاده از عناصر نوری پراشنده به آن دست یافت.
ج. سیستم فوکوس: آینه‌ها و فوکوس دینامیکی از الزامات اساسی در حوزه چاپ سه‌بعدی هستند. در عین حال، لنز اسکن باید از یک طراحی تله‌سنتریک در سمت شیء استفاده کند تا از هماهنگی در پردازش لبه‌ها و مرکز اطمینان حاصل شود.