Каква е ролята на полевата леща в лазерна маркираща машина?

По време на лазерно гравиране полевото огледало играе съществена роля. Нека сега разберем и проучим неговата функция.
1. Какво е полево огледало?
Полевото огледало е основен компонент в оптичната система на лазерна маркираща машина. Обикновено се монтира след системата за сканиране с огледала. Основната му задача е да фокусира лазерния лъч, който е бил отклонен и отразен от огледалото, в много концентрирана и изключително малка светлинна точка и да гарантира, че тази точка формира равна и безизкривена зона за сканиране на повърхността за маркиране.
II. Трите основни функции на полевите лещи
Функциите на полевите лещи отиват много по-далеч от „фокусиране“. Те се проявяват конкретно в следните три ключови аспекта:
Основна функция: Концентриране на лазерна енергия
Това е най-основната функция на полевото леща. След като лазерният лъч премине през разширителя на лъча и бъде колиматиран, въпреки че е успореден, плътността на енергията е относително разпръсната и не може да се използва директно за обработка. Полевото леща, чрез прецизното си оформление на кривата повърхност, концентрира падащия успореден лазерен лъч в много малка точка. Според оптичните принципи, плътността на енергията в фокусната точка ще нарасне експоненциално, достигайки прага за моментално изпарение или промяна на физичните и химичните свойства на повърхността на материала, постигайки целта за маркиране и гравиране. Колкото по-къса е фокусната дължина на полевото леща, толкова по-силна е фокусиращата способност, по-малко е светлинното петно и по-висока е плътността на енергията, което го прави по-подходящо за фини обработки.
2. Основна функция: Постигане на сканиране с равнинно поле
Това е, което отличава полевата леща от обикновените изпъкнали лещи. Ако се използват само обикновени лещи, когато моторът на сканиращото огледало отклонява лъча, положението на фокуса на лазерния лъч върху маркиращата равнина ще се промени, което води до сферична форма на фокусната равнина (т.е. "кривина на полето"). Това означава, че ръбовете на маркиращата равнина ще бъдат преди или след фокуса, като станат размити и с недостатъчна енергия.
Полевата леща чрез специален оптичен дизайн може да "изравни" сферичното фокусно поле, формирано от огледалното сканиране, до равнина. Независимо под какъв ъгъл лазерният лъч пада върху полевата леща, тя може да го фокусира върху една и съща равнина. Това гарантира, че в целия диапазон на маркиране (например 100 мм x 100 мм) размерът и плътността на енергията на светлинното петно във всяка точка остават постоянни, осигурявайки висококачествен ефект на маркиране с ясни ръбове и еднородна дълбочина както в центъра, така и по периферията.
3. Роля при вземането на решения: Определяне на обхвата за маркиране и размера на петното
Фокусното разстояние на полевата леща директно определя два ключови параметъра за производителността на лазерната машина за маркиране:
Обхват на маркиране: Колкото по-дълго е фокусното разстояние на полевата леща, толкова по-голям е обхватът за маркиране. Например, полева леща с фокусно разстояние 100 mm може да има максимален обхват за маркиране 100 mm x 100 mm, докато леща с фокусно разстояние 330 mm може да достигне 300 mm x 300 mm. Въпреки това, при този компромис при маркиране в голяма площ плътността на енергията ще бъде относително по-ниска.
Размер на петното: Колкото по-късо е фокусното разстояние на полевата леща, толкова по-малко е фокусираното петно и по-висока е точността на обработката. Подходящо е за ултрафини операции като микрони отвори, QR кодове и фини шаблони. Съответно обаче, обхватът за маркиране е по-малък.
Следователно потребителите трябва да изберат подходяща фокусна дължина на полевата леща въз основа на размера и изискванията за точност на обработваната детайл, като направят компромис между обхвата за маркиране и точността на обработката.
III. Основни технически параметри и насоки за избор на полеви лещи
Изборът на подходяща полева леща е от съществено значение за оптимизиране на ефекта от маркирането:
Фокусно разстояние: Както беше споменато по-горе, това е основният критерий за избор.
Късо фокусно разстояние (например F=100mm - 163mm): Тесен обхват, висока точност, висока плътност на енергията. Подходящо за прецизно маркиране на електронни компоненти, медицински устройства, бижута, силициеви пластини и др.
Средно фокусно разстояние (напр. F=210mm - 254mm): Предлага най-добрия баланс между обхват и точност и притежава най-голяма универсалност. Подходящо за маркиране на логотипи и серийни номера на повечето метални и пластмасови продукти.
Голяма фокусно разстояние (напр. F=330mm - 420mm): Подходящо за маркиране на голям обхват или за маркиране на 3D криви повърхнини (поради по-голямата дълбочина на рязкост). Приложимо за автомобилни части, големи метални листове и др.
Размер на входящото светлинно петно: Полевата леща има максимален отворен лимит. Необходимо е да се гарантира, че диаметърът на лазерния лъч, напускащ галванометъра, е по-малък от допустимото входящо светлинно петно на полевата леща. В противен случай краищата на светлината ще бъдат блокирани, което води до загуба на енергия и деформация на петното.
Дълбочина на рязкост: Отнася се до дълбочинния диапазон, в който могат да се получат ясни изображения преди и след фокусната точка. Дълбочината на рязкост при полева леща с голямо фокусно разстояние е по-голяма и изисква по-ниска равнинност на повърхността на детайла. По-подходяща е за маркиране на леко вълнисти криви повърхнини.
Покритие: Висококачествени антирефлексни покрития могат значително да намалят отражението на лазера върху повърхността на лещата, да подобрят използването на енергията и да защитят лещата от повреди поради висока температура. Покритието трябва да се избира според дължината на вълната на лазера (например 1064 nm, 10,6 μm, 355 nm).
IV. Поддръжка и грижа за полевите лещи
Като прецизни оптични компоненти, полевите лещи изискват внимателна поддръжка:
Антизамърсяване: Димът и разпръснатите вещества, генерирани по време на обработката, ще замърсят повърхността на полевата леща, което засяга светлинната прозрачност и ефекта от маркирането, а дори може да причини пукване на лещата поради локално топлинно поглъщане.
Метод на почистване: Използвайте професионален въздушен шланг, безводен етанол и хартия за почистване на лещи. Почиствайте внимателно лещата в спираловидно движение от центъра към ръба.
Предпазване от удар: Избягвайте всякакви физически сблъсъци, за да предотвратите повреди върху оптичната повърхност.

В заключение, въпреки че полевата леща е с малки размери, тя е един от основните компоненти на оптичната система на лазерна маркираща машина. Тя не само действа като концентратор на енергия, но също така служи като „изравняващо устройство“ за сканиращата равнина и директно определя точността, обхвата и равномерността на маркирането. При избора и конфигурирането на лазерна маркираща система е задължително напълно да се разберат принципите и функциите на полевата леща, да се избере подходящата леща според реалните приложни изисквания и да се извършва редовно поддържане. Това е незаменима стъпка за осигуряване на оптимална работна производителност на оборудването и постигане на перфектни резултати при обработката.