Лазерный комплекс “маркер 1/50z”

Внешний вид комплекса и расположение основных блоков экспериментальной установки показаны на рис. 1.

Рис. 1. Внешний вид лазерного комплекса Маркер 1/50 Z.

Принцип работы и описание основных узлов

На рис. 2 представлена структурная схема маркирующего ЛТК на базе волоконного лазера. Управляющий компьютер, блоки питания и управления, блок оптической транспортировки и перемещения луча, оптоволокно – являются основными структурными элементами системы лазерной маркировки “Маркер 1/50” и его модификаций.

Рис. 2 . Структурная схема комплекса “Маркер 1/50”

ПК - управляющий комьютер, БУ - блок управления дефлекторами (сканаторами), БПЛ - блок питания (управления) лазера, РЛ - расширитель луча (телескоп), ОС - отклоняющая система, ФС - фокусирующая система

Блок питания и управления лазера осуществляет контроль и управление системами лазерной установки посредством команд, поступающих от управляющего компьютера, на котором установлено специальное программное обеспечение управления.

Лазерный модуль

Внешний вид лазерного модуля волоконного лазера мощностью 50 Вт представлен на следующем рисунке:

Внутренняя структура лазера представлена следующей схеме:

Блок управления дефлекторами (двухкоординатная система развертки лазерного луча scanlight-003)

Блок управления дефлекторами обеспечивает:

• Подачу сигнала управления, необходимого для позиционирования лазерного излучения в заданную точку;

• Прием и обработку цифровой информации от компьютера;

• Опрос внешних датчиков и передачу информации об их состоянии в управляющий компьютер;

• Управление внешними устройствами;

• Формирование сигналов управления лазерным излучением, частоту следования импульсов и мощность лазерного излучения.

В состав блока оптической транспортировки и перемещения луча входят: коллиматор; Отклоняющая система; Фокусирующая система;

Отклоняющая система

Отклоняющая система выполнена на основе двух гальванометрических сканаторов, преобразующих электрический сигнал управления в отклонение вала двигателя сканатора, и укрепленного на нем зеркала.

Принцип действия такой системы заключается в следующем: Луч направляется на поворотное зеркало, укрепленное на валу Y-сканатора, и отклоняется по оси Y. Отклоненный таким образом луч попадает на зеркало, укрепленное на оси вала X-сканатора. X-сканатор осуществляет развертку луча по оси X.

Таким образом, отклоняющая система производит развертку луча по двум взаимно перпендикулярным осям в плоскости маркировки.

Плоскость, в которой происходит фокусирование лазерного луча, носит название фокальная плоскость (плоскость маркировки). Она и является рабочей зоной нанесения изображения. Область, в которой качество нанесения (ширина линии и пр. параметры) остаются неизменными, называется зоной перетяжки. Как правило, эта область распространена по глубине на 2..3 мм и сильно зависит от свойств материала изделия (рис. 3).

Рис.3. Оптическая схема работы сканера.

Коллиматор, трансфокатор и фокусирующая система

Коллиматор представляет собой телескоп и предназначен для увеличения диаметра поперечного сечения луча лазерного излучения. Внешний вид коллиматора показан на рис. 4.

Рис. 4. Коллиматор.

Фокусирующая система представляет собой объектив, “просветленный” на длину волны основного лазерного излучения, и предназначена для фокусировки лазерного излучения в фокальной плоскости (плоскости маркировки) в пятно минимальных размеров, с целью достижения высокой плотности в зоне обработки. При входной апертуре излучения 12..15мм объектив позволяет получить в фокальной плоскости пятно диаметром порядка 30 мкм, что при импульсной мощности порядка нескольких сотен Ватт, дает плотность мощности в зоне обработки 10⁷..10⁸ Вт/см². Внешний вид объектива представлен на рис. 5.

Рис. 5. Объективы.

Технические характеристики объективов даны в таблице ниже.

Технические характеристики	Объектив SCR-100	Объектив SCR-200
Фокусное расстояние, мм	163	323
Угол сканирования (по диагонали)	(+-) 25	(+-) 25
Рабочее поле, мм	100x100	200x200
Рабочий задний отрезок, мм	200	388
Удаление входного зрачка (от оправы), мм	35	35
Апертура лазерного пучка на входе объектива, мм	12	18
Размер сканирующего пятна, мкм	18	25
Отступление от F-O закона, %	1	1
Рабочая длина волны, мкм	1,06	1,06