Design De Lente F-θ Para Máquinas De Marcação A Laser De CO₂ De Grande Formato

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Visão Geral e Aplicações da Tecnologia de Marcação a Laser

Essencialmente, substituiu métodos tradicionais de marcação, como a marcação pneumática. A marcação a laser é amplamente utilizada em diversos campos, incluindo a indústria de microeletrônica, fabricação automotiva, aeroespacial, têxtil e arte. Ela utiliza um feixe de laser de alta densidade de energia que age sobre o alvo, provocando alterações físicas ou químicas no material, criando assim padrões e textos arbitrários com excelente consistência na superfície da peça — este processo é conhecido como marcação a laser.

Importância das Lentes f-theta e Limitações dos Produtos Existentes

A lente f-theta é um componente fundamental das máquinas de marcação a laser, e seu desempenho afeta diretamente a qualidade do processo de marcação. Atualmente, existem muitas empresas no país e no exterior envolvidas no desenvolvimento de lentes f-theta. Por exemplo, a Rodenstock GmbH e a Linos GmbH, da Alemanha, a Singapore Wavelength Pte. Ltd., de Singapura, e o Departamento de Processamento Óptico do Instituto de Óptica e Eletrônica da Academia Chinesa de Ciências (CASIOE) desenvolveram suas próprias séries de produtos. No entanto, quando a área de trabalho de suas lentes f-theta atinge 300mm×300mm, suas estruturas tendem a ser relativamente complexas ou as próprias lentes tornam-se bastante espessas. Desde que Os lasers CO₂ emitem luz infravermelha com comprimento de onda de 10,6μm, e os materiais infravermelhos são relativamente caros, é necessário redesenhar uma lente f-theta com estrutura simples e uma grande área de trabalho.

Princípio de Funcionamento das Máquinas de Marcação a Laser

O princípio de funcionamento de uma máquina de marcação a laser é o seguinte: o laser incidente passa primeiro por um sistema de varredura, e o feixe emergente desse sistema é focalizado no plano focal por meio de um sistema óptico, realizando assim a marcação a laser.

Esquema de Design e Desempenho da Lente f-theta de Duas Lentes

Foi projetada uma lente f-theta de duas lentes. Nas condições de máxima simplicidade estrutural e finura das lentes, a área de varredura foi aumentada. Os pontos médios de luz do sistema nos campos de visão zero, 0,7 e máximo estão todos dentro dos respectivos discos de Airy. A curva MTF (Modulation Transfer Function) do sistema está próxima do limite de difração, atendendo assim aos requisitos de Máquinas de marcação a laser CO₂ para lentes f-theta. Os resultados de projeto mostram que, ao simplificar a estrutura e reduzir custos, este sistema de lentes f-theta alcança uma grande área de trabalho, juntamente com um excelente desempenho de campo plano, caracterizado por boa capacidade de focagem e pequena distorção.

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