Projekt Soczewki F-θ Do Maszyn Do Znakowania Laserowego CO₂ O Dużym Formacie

​

Omówienie i zastosowania technologii znakowania laserowego

Zasadniczo zastąpiła tradycyjne metody oznaczania, takie jak oznaczanie pneumatyczne. Oznaczanie laserowe jest powszechnie stosowane w wielu dziedzinach, w tym przemyśle mikroelektronicznym, produkcji samochodów, lotnictwie i kosmonautyce, tekstyliach oraz sztuce. Wykorzystuje wiązkę lasera o wysokiej gęstości energii działającą na obiekt, powodując zmiany fizyczne lub chemiczne w materiale, pozwalając tym samym na tworzenie dowolnych wzorów i tekstów o doskonałej powtarzalności na powierzchni przedmiotu – to właśnie nazywamy oznaczaniem laserowym.

Znaczenie obiektywów f-theta oraz ograniczenia istniejących produktów

Obiektyw f-theta jest kluczowym komponentem maszyn do znakowania laserowego, a jego parametry techniczne mają bezpośredni wpływ na jakość procesu znakowania. Obecnie wiele firm krajowych i zagranicznych zajmuje się badaniami i rozwojem obiektywów f-theta. Na przykład niemieckie firmy Rodenstock GmbH, Linos GmbH, Singapurska firma Singapore Wavelength Pte. Ltd. oraz Wydział Obróbki Optycznej z Instytutu Optyki i Elektroniki Chińskiej Akademii Nauk (CASIOE) opracowały własne serie produktów. Jednak gdy obszar roboczy ich obiektywów f-theta osiąga 300 mm × 300 mm, struktury te mają tendencję do bycia stosunkowo skomplikowanymi lub same soczewki stają się dość grube. Ponieważ Lasery CO₂ emitują podczerwone światło o długości fali 10,6 μm, a materiały podczerwone są stosunkowo drogie, konieczne jest zaprojektowanie nowego obiektywu f-theta o prostej strukturze i dużym obszarze roboczym.

Zasada działania maszyn do oznaczania laserowego

Zasada działania maszyny do znakowania laserowego jest następująca: padający promień laserowy najpierw przechodzi przez system skanujący, a następnie wiązka wychodząca z systemu skanującego jest skupiana na płaszczyźnie ogniskowej przez system optyczny, realizując w ten sposób znakowanie laserowe.

Schemat projektowy i właściwości soczewki f-theta z dwiema soczewkami

Zaprojektowano dwu-soczewkową soczewkę f-theta. W warunkach maksymalnego uproszczenia konstrukcji i cienkości soczewki, zwiększono obszar skanowania. Średnie plamki świetlne systemu przy zerowym polu widzenia, 0,7 pola widzenia i pełnym polu widzenia mieszczą się w odpowiednich dyskach Airy'ego. Krzywa MTF (funkcji transferu modulacji) systemu jest bliska granicy dyfrakcji, co spełnia wymagania Maszyny do znakowania laserem CO₂ do obiektywów f-theta. Wyniki projektowania pokazują, że mimo uproszczenia konstrukcji i obniżenia kosztów, ten system obiektywów f-theta osiąga dużą powierzchnię roboczą, a także doskonałe parametry płaskiego pola charakteryzujące się dobrymi możliwościami ostrości i małymi zniekształczeniami.

​