Diseño De Lente F-θ Para Máquinas De Marcado Con Láser CO₂ De Gran Formato

​

Visión general y aplicaciones de la tecnología de marcado láser

Básicamente ha reemplazado métodos tradicionales de marcado como el marcado neumático. El marcado láser se utiliza ampliamente en numerosos campos, incluyendo la industria microelectrónica, la fabricación automotriz, aeroespacial, textil y en arte. Utiliza un haz láser de alta densidad de energía que actúa sobre el objetivo, causando cambios físicos o químicos en el material, permitiendo así crear patrones y textos arbitrarios con una excelente consistencia en la superficie de la pieza: esto es lo que se conoce como marcado láser.

Importancia de las lentes f-theta y limitaciones de los productos existentes

El lente f-theta es un componente fundamental de las máquinas de marcado láser, y su rendimiento afecta directamente la calidad del proceso de marcado. Actualmente, existen muchas empresas nacionales y extranjeras dedicadas a la investigación y desarrollo (I+D) de lentes f-theta. Por ejemplo, empresas como Rodenstock GmbH y Linos GmbH de Alemania, Singapore Wavelength Pte. Ltd. de Singapur, y el Departamento de Procesamiento Óptico del Instituto de Óptica y Electrónica, Academia China de Ciencias (CASIOE), han desarrollado sus propias series de productos. Sin embargo, cuando el área de trabajo de sus lentes f-theta alcanza los 300 mm × 300 mm, sus estructuras tienden a ser relativamente complejas o los propios lentes se vuelven bastante gruesos. Dado que Los láseres CO₂ emiten luz infrarroja con una longitud de onda de 10.6 μm, y los materiales infrarrojos son relativamente costosos, es necesario rediseñar un lente f-theta con una estructura sencilla y un gran área de trabajo.

Principio de funcionamiento de las máquinas de marcado por láser

El principio de funcionamiento de una máquina de marcado láser es el siguiente: el láser incidente pasa primero a través de un sistema de escaneo, y el haz de salida del sistema de escaneo se enfoca en el plano focal mediante un sistema óptico, logrando así el marcado láser.

Esquema de Diseño y Rendimiento del Lente f-theta de Dos Lentes

Se ha diseñado un lente f-theta de dos lentes. En condiciones de maximizar la simplicidad estructural y la delgadez del lente, se ha incrementado el área de escaneo. Los puntos de luz promedio del sistema en ángulo de visión cero, 0,7 de ángulo de visión y ángulo de visión completo se encuentran todos dentro de los discos de Airy correspondientes. La curva MTF (Función de Transferencia de Modulación) del sistema está próxima al límite de difracción, lo cual cumple con los requisitos de Máquinas de marcado láser CO₂ para lentes f-theta. Los resultados del diseño muestran que, al simplificar la estructura y reducir costos, este sistema de lentes f-theta logra un área de trabajo amplia, junto con un excelente desempeño en campo plano caracterizado por una buena capacidad de enfoque y poca distorsión.

​