激光光束指向稳定和自动对准在材料加工中的优势
作者:leyu乐鱼体育官网 发布时间:2022-01-13 02:23
本文摘要:在材料微加工中,激光器覆盖面积了在更加多的应用领域。这种自定义简化的加工方式享有超高的分辨率,可以精彩已完成错综复杂的机械与光学元器件的生产。尤其是超快激光所展现的材料上低于限度热传递的优势,很大减少了机械形变和表面损毁。实质上,通过用于这种非同脉冲,我们完全可以在所有的材料上展开非常简单准确的织构。 不过,只有确保激光源和光路上的所有的光学机械元件都没任何飘移时,超高的分辨率才有可能构建。一般来说情况下,防止飘移是极为艰难的,甚至不有可能构建。

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在材料微加工中,激光器覆盖面积了在更加多的应用领域。这种自定义简化的加工方式享有超高的分辨率,可以精彩已完成错综复杂的机械与光学元器件的生产。尤其是超快激光所展现的材料上低于限度热传递的优势,很大减少了机械形变和表面损毁。实质上,通过用于这种非同脉冲,我们完全可以在所有的材料上展开非常简单准确的织构。

  不过,只有确保激光源和光路上的所有的光学机械元件都没任何飘移时,超高的分辨率才有可能构建。一般来说情况下,防止飘移是极为艰难的,甚至不有可能构建。因为高能较短脉冲激光器的内部结构非常复杂,其对环境温度的变化十分脆弱,即使在激光器已完成加压的情况下,环境温度的严重变化也经常造成出射光束产生不容忽视的角度飘移。

  此外,激光光束必需相对于加工目标展开准确移动。一般来说我们将设备设计成1轴,2轴或多轴的龙门系统。光束不仅要跨越这些大大振动与权利飘移的轴,而且还必需与每一个移动轴均匀分布平行。如果不这样做到的话,将造成探讨透镜上的光束不会随龙门轴的移动而移动。

这反过来不会造成焦点方位的误差和光斑质量发育(主要归因于于透镜像劣)。  典型的对策是用于一些牢固且精度很高的机械结构,一般来说这些机械结构不仅便宜而且十分沈重,并且必须展开旷日持久的人工调节。

这种发源于机械铣床的建构方式显然是行之有效的方法。  与传统的机械铣削头比起,激光束的仅次于特点是完全没质量。所以即使平均功率超过几千瓦的光束都可以用于小巧轻质的反射镜展开XY方向的方位和角度的高动态移动。Aligna系统用于纳米级分辨率方位脆弱探测器(PSD)以几十MHz的速度测量光束方位和角度,并用于基于压电陶瓷的控制器对系统机构对测出的位移可以展开较慢缺失。

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  乍一看,这样一个主动的平稳系统比被动的机械结构平稳变得更为简单。不过再行细心看看:被动平稳必须相当多的希望——空间温度变化或高功率线性模组风扇产生的热飘移必需防止或屏蔽,如果有可能的话,也要通过机械结构展开补偿。低动态运动必须牢固沈重的龙门架和机械底座(一般来说由混凝土或花岗岩修建),这反过来又必须更好的电力,从而造成更好的风扇,当然也不会减少更好的成本。

  无论以何种形式展开激光束方位的较慢测量和准确缺失,设备都可以被结构的更加小,更加重,更加非常简单,而且机械结构不会更加低廉。这时由内部或外部风扇的温度变化产生的热飘移就显得无关紧要了。

  为了叙述Aligna系统给激光材料加工带给的极大革新,工程师荐了一个非常简单的例子:在日常生活的其它领域,例如CD或DVD播放机,在亚微米范围的主动指向平稳是自我解读的。即使它们在险恶的环境下工作(如汽车中或跑步),这种主动平稳结构也不过花费几欧元。而与它们比起,激光材料加工的主动方位平稳应用于依然处在类似于光学存储介质闲置大面积光学平台时的早期阶段。  在对系统控制系统中,平稳角度XY和方位XY这4个维度并不精彩,因为它们都是强劲耦合的。

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移动反射镜架的任何一个千分丝杠(或致动器),都会同时影响角度和方位,严苛区分找到X和Y也是耦合的。通过合理的向量化(通过用于4x4Cross-LinkMatrix),可以几乎独立国家的掌控4个维度,这使得对系统电路更慢也更加准确。  在工业环境中,光束指向平稳系统Aligna可以轻而易举的自律自学所有的关联参数。这一切都是通过致动器的全自动扫瞄以及4DPSD的测量结果的数值切换来展开的。

因此,不必须客户享有专业知识也需要手动调整就可以将系统加装在有所不同的光学装置上。沿着光路的所有扩束镜,缩束镜,透镜或其它光学装置都会阻碍到自学程序。

  这套Aligna系统将比特率超过20KHz的高速高精度压电陶瓷和大冲程线性致动器融合用于来驱动两个或更加多较慢放射线镜架。这种人组不仅解决了分辨率和冲程之间的对立,而且与压电陶瓷摩擦传动比起,它的大幅度与大幅运动的速度更高,而且也没使用寿命容许。

  这种更加小更加重的机械结构不仅可以减少指向的稳定性,而且也需要继续执行仅有光路的完全的自动对准。通过凸挨着或摆放在较慢反射镜后面的可选的AIM探测器的协助,系统可以持续扫瞄第一个反射镜,直到第二个反射镜被寻找,然后持续扫瞄第二个直到第三个反射镜被寻找,依序以此类推,最后光束碰到PSD4D探测器上。不但不必须专门技术人员戴着护目眼镜和十字准线转入到机器中展开旷日持久的冒险的手动光束对准,而且即使机器在堵塞的状态下也可以继续执行这一过程。此外,只要有必须,这种自动对准过程就可以随时展开,所以客户可以随时很快的替换反射镜甚至激光器,且会对光路光束产生任何影响。

  结论:  在激光材料加工设备中,光束指向平稳系统用于更加小,更加重,更慢和更加低廉的机械结构,需要主动低动态补偿飘移,空气波动和动态变形。不仅如此,客户不必须旷日持久的手动调节,可以在数秒之内替换光路元件甚至激光器。


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