Проектування об'єктива F-θ для лазерних маркувальних машин великого формату

​

Огляд та застосування технології лазерної маркування

Вона по суті замінила традиційні методи маркування, такі як пневматичне маркування. Лазерне маркування широко використовується в багатьох галузях, зокрема в мікроелектронній промисловості, автомобілебудуванні, авіаційно-космічній, текстильній та художній галузях. Воно використовує високоенергетичний лазерний промінь, щоб впливати на ціль, викликаючи фізичні або хімічні зміни в матеріалі, унаслідок чого на поверхні виробу утворюються довільні візерунки та написи з відмінною чіткістю — це і є лазерним маркуванням.

Значення об'єктивів f-theta та обмеження існуючих продуктів

Об'єктив f-theta є ключовою частиною лазерних маркувальних машин, і його характеристики безпосередньо впливають на якість процесу маркування. Наразі багато компаній всередині країни і за кордоном займаються дослідженням та розробкою об'єктивів f-theta. Наприклад, німецькі компанії Rodenstock GmbH, Linos GmbH, сингапурська компанія Singapore Wavelength Pte. Ltd. та Відділ оптичної обробки Інституту оптики та електроніки Китайської академії наук (CASIOE) розробили власні серії продуктів. Проте, коли робоча зона їхніх об'єктивів f-theta досягає 300 мм × 300 мм, їхня конструкція має тенденцію до відносної складності або самі лінзи стають доволі товстими. Оскільки CO₂ лазери випромінюють інфрачервоне світло з довжиною хвилі 10,6 мкм, а інфрачервоні матеріали є відносно дорогими, необхідно повторно спроектувати об'єктив f-theta з простою конструкцією та великою робочою зоною.

Принцип роботи лазерних машин для маркування

Принцип роботи лазерного маркувального верстата наступний: падаючий лазер спочатку проходить через сканувальну систему, а вихідний промінь із сканувальної системи фокусується на фокальній площині за допомогою оптичної системи, чим забезпечується лазерне маркування.

Конструкція та характеристики дволінзового об'єктива f-theta

Було спроектовано дволінзовий об'єктив f-theta. За умов максимальної конструктивної простоти та тонкості лінз було збільшено область сканування. Середні світлові плями системи на нульовому куті огляду, 0,7 кута огляду та повному куті огляду потрапляють у відповідні диски Ейрі. Крива MTF (функція модуляційно-передавальної функції) системи наближається до дифракційної межі, що відповідає вимогам Лазерні маркувальні верстати CO₂ для об'єктивів f-тета. Результати проектування показують, що, спрощуючи конструкцію та зменшуючи витрати, ця система об'єктивів f-тета забезпечує велику робочу область, а також відмінні характеристики плоского поля, які характеризуються чітким фокусуванням та малими спотвореннями.

​