Apa peran lensa bidang dalam mesin penandaan laser?

Selama pengukiran laser, cermin bidang memainkan peran penting. Mari kita pahami dan jelajahi fungsinya.
1. Apa itu cermin bidang?
Cermin bidang adalah komponen utama dalam sistem optik mesin penandaan laser. Biasanya dipasang setelah sistem pemindaian cermin. Tugas utamanya adalah memfokuskan berkas laser yang telah dibelokkan dan dipantulkan oleh cermin menjadi titik cahaya yang sangat terkonsentrasi dan sangat kecil, serta memastikan bahwa titik cahaya ini membentuk area pemindaian yang datar dan bebas distorsi pada permukaan penandaan.
II. Tiga Fungsi Inti dari Lensa Bidang
Fungsi lensa bidang jauh melampaui sekadar "memfokuskan". Hal ini secara khusus terwujud dalam tiga aspek utama berikut:
Fungsi Inti: Memusatkan Energi Laser
Ini adalah fungsi paling mendasar dari lensa bidang. Setelah berkas laser melewati perluas berkas dan dikolimasikan, meskipun berkas tersebut sejajar, kerapatan energinya relatif tersebar dan tidak dapat langsung digunakan untuk pemrosesan. Lensa bidang, melalui desain permukaan lengkung yang presisi, memfokuskan berkas laser paralel yang masuk ke dalam titik yang sangat kecil. Berdasarkan prinsip optik, kerapatan energi pada titik fokus akan meningkat secara eksponensial, mencapai ambang penguapan instan atau mengubah sifat fisik dan kimia permukaan material, sehingga tercapai tujuan penandaan dan pengukiran. Semakin pendek panjang fokus lensa bidang, semakin kuat kemampuan fokusnya, semakin kecil noda cahaya, dan semakin tinggi kerapatan energi, sehingga lebih cocok untuk pemrosesan halus.
2. Fungsi Utama: Mencapai Pemindaian Bidang Datar
Inilah yang membedakan lensa bidang dari lensa cembung biasa. Jika hanya menggunakan lensa biasa, saat motor cermin pemindai membelokkan berkas, posisi fokus berkas laser pada bidang penandaan akan berubah, menghasilkan bentuk bola pada bidang fokus (yaitu, "kelengkungan bidang"). Artinya, tepi-tepi bidang penandaan akan berada di depan atau di belakang fokus, menjadi kabur dan kurang energi.
Lensa bidang, melalui desain optik khusus, dapat "meratakan" bidang fokus berbentuk bola yang terbentuk oleh pemindaian cermin menjadi sebuah bidang datar. Tidak peduli pada sudut berapa berkas laser masuk ke lensa bidang, lensa ini tetap mampu memfokuskan berkas tersebut ke bidang yang sama. Hal ini memastikan bahwa dalam seluruh rentang penandaan (misalnya, 100mm x 100mm), ukuran dan kerapatan energi titik cahaya di setiap titik tetap konsisten, sehingga menghasilkan efek penandaan berkualitas tinggi dengan tepi yang tajam dan kedalaman seragam di seluruh bagian tengah maupun pinggiran.
3. Peran pengambilan keputusan: Menentukan rentang penandaan dan ukuran spot
Panjang fokus lensa bidang secara langsung menentukan dua parameter kinerja utama dari mesin penandaan laser:
Rentang penandaan: Semakin panjang lensa bidang, semakin besar rentang penandaannya. Sebagai contoh, lensa bidang dengan panjang fokus 100mm mungkin memiliki rentang penandaan maksimum 100mm x 100mm, sedangkan lensa bidang dengan panjang fokus 330mm dapat mencapai 300mm x 300mm. Namun, sebagai konsekuensinya, saat melakukan penandaan pada area yang luas, kerapatan energi akan relatif lebih rendah.
Ukuran spot: Semakin pendek panjang fokus lensa bidang, semakin kecil spot fokusnya, dan semakin tinggi ketelitian prosesnya. Cocok untuk penandaan ultra halus seperti lubang mikro, kode QR, dan pola halus. Namun demikian, rentang penandaannya juga lebih kecil.
Oleh karena itu, pengguna perlu memilih panjang fokus lensa bidang yang sesuai berdasarkan ukuran dan persyaratan presisi benda kerja yang diproses, serta melakukan keseimbangan antara jangkauan penandaan dan akurasi pemrosesan.
III. Parameter Teknis Utama dan Panduan Pemilihan untuk Lensa Bidang
Memilih lensa bidang yang tepat sangat penting untuk mengoptimalkan efek penandaan:
Panjang fokus: Seperti disebutkan di atas, ini merupakan kriteria utama dalam pemilihan.
Panjang fokus pendek (misalnya F=100mm - 163mm): Jangkauan sempit, presisi tinggi, kepadatan energi tinggi. Cocok untuk penandaan halus pada komponen elektronik, perangkat medis, perhiasan, wafer silikon, dll.
Panjang fokus sedang (misalnya F=210mm - 254mm): Memberikan keseimbangan terbaik antara jangkauan dan presisi, serta memiliki fleksibilitas paling besar. Cocok untuk penandaan logo dan nomor seri pada sebagian besar produk logam dan plastik.
Panjang fokus panjang (misalnya F=330mm - 420mm): Cocok untuk penandaan jangkauan luas, atau untuk penandaan permukaan melengkung 3D (karena kedalaman bidang yang lebih besar). Dapat diterapkan pada suku cadang otomotif, lembaran logam besar, dll.
Ukuran bintik cahaya masuk: Lensa bidang memiliki batas aperture maksimum. Perlu dipastikan bahwa diameter berkas laser yang keluar dari galvanometer lebih kecil daripada bintik cahaya masuk yang diizinkan oleh lensa bidang. Jika tidak, cahaya tepi akan terhalang, menyebabkan kehilangan energi dan deformasi bintik cahaya.
Kedalaman Bidang: Mengacu pada rentang kedalaman di mana gambar yang jelas dapat diperoleh sebelum dan sesudah titik fokus. Kedalaman bidang pada lensa bidang dengan panjang fokus panjang lebih besar, serta memiliki persyaratan yang lebih rendah terhadap kerataan permukaan benda kerja. Lebih cocok untuk penandaan pada permukaan melengkung yang sedikit bergelombang.
Lapisan: Lapisan anti-pantulan berkualitas tinggi dapat secara signifikan mengurangi kehilangan pantulan laser pada permukaan lensa, meningkatkan pemanfaatan energi, serta melindungi lensa dari kerusakan akibat suhu tinggi. Lapisan harus dipilih berdasarkan panjang gelombang laser (seperti 1064 nm, 10,6 μm, 355 nm).
IV. Pemeliharaan dan Perawatan Lensa Bidang
Sebagai komponen optik presisi, lensa bidang memerlukan perawatan yang cermat:
Anti-polusi: Asap dan zat percikan yang dihasilkan selama proses pemrosesan akan mengontaminasi permukaan lensa bidang, memengaruhi transmisi cahaya dan efek penandaan, bahkan dapat menyebabkan retaknya lensa akibat penyerapan panas lokal.
Metode pembersihan: Gunakan blower udara profesional, etanol anhidrat, dan kertas pembersih lensa. Bersihkan lensa dengan lembut dari tengah ke arah tepi menggunakan gerakan spiral.
Pencegahan benturan: Hindari segala benturan fisik untuk mencegah kerusakan pada permukaan optik.

Kesimpulannya, meskipun lensa bidang memiliki ukuran yang kecil, lensa ini merupakan salah satu komponen utama dalam sistem optik mesin penanda laser. Lensa bidang tidak hanya berfungsi sebagai konsentrator energi, tetapi juga berperan sebagai "perata bidang" pada bidang pemindaian, yang secara langsung menentukan ketepatan, jangkauan, dan keseragaman operasi penandaan. Saat memilih dan mengkonfigurasi sistem penanda laser, penting untuk memahami sepenuhnya prinsip dan fungsi lensa bidang, memilih lensa bidang yang sesuai berdasarkan kebutuhan aplikasi aktual, serta melakukan perawatan rutin. Langkah ini sangat penting untuk memastikan peralatan beroperasi pada kinerja terbaik dan menghasilkan hasil pemrosesan yang sempurna.