Конструкция F-θ-объектива для CO₂-лазерных маркировочных машин большого формата

​

Обзор и применение лазерной маркировочной технологии

Он практически заменил традиционные методы маркировки, такие как пневматическая маркировка. Лазерная маркировка широко используется во многих областях, включая микроэлектронную промышленность, автомобилестроение, авиацию и космос, текстильную промышленность и искусство. Она использует лазерный луч высокой плотности энергии, воздействующий на цель, вызывая физические или химические изменения материала, тем самым создавая произвольные узоры и текст с отличной четкостью на поверхности обрабатываемой детали — это и есть так называемая лазерная маркировка.

Значение f-тета объективов и ограничения существующих продуктов

Объектив f-theta является ключевым компонентом лазерных маркировочных машин, и его характеристики напрямую влияют на качество процесса маркировки. В настоящее время во многих отечественных и зарубежных компаниях занимаются исследованиями и разработками объективов f-theta. Например, такие компании, как Rodenstock GmbH, Linos GmbH из Германии, Singapore Wavelength Pte. Ltd. из Сингапура, а также Отдел оптической обработки Института оптики и электроники, Китайская академия наук (CASIOE) разработали собственные серии продукции. Однако, когда рабочая область их объективов f-theta достигает 300 мм × 300 мм, их конструкция становится относительно сложной или сами линзы довольно толстыми. Поскольку CO₂-лазеры излучают инфракрасный свет с длиной волны 10,6 мкм, а инфракрасные материалы относительно дороги, необходимо разработать новый объектив f-theta с простой конструкцией и большой рабочей областью.

Принцип работы лазерных маркировочных машин

Принцип работы лазерного маркировочного станка следующий: падающий лазерный луч сначала проходит через сканирующую систему, а выходящий луч из сканирующей системы фокусируется на фокальной плоскости через оптическую систему, тем самым осуществляя лазерную маркировку.

Схема конструкции и параметры двухлинзовой f-theta линзы

Была разработана двухлинзовая f-theta линза. При условии максимальной простоты конструкции и тонкости линз, была увеличена область сканирования. Средние световые пятна системы при нулевом поле зрения, 0,7 поля зрения и полном поле зрения находятся внутри соответствующих дисков Эйри. Кривая МПХ (функция модуляционной передачи) системы близка к дифракционному пределу, что соответствует требованиям Станки для лазерной маркировки CO₂ для объективов f-theta. Результаты проектирования показывают, что при упрощении конструкции и снижении затрат, эта система объективов f-theta обеспечивает большую рабочую область, а также превосходные параметры плоского поля, характеризующиеся хорошей фокусировкой и небольшой дисторсией.

​