Qual é o papel da lente de campo em uma máquina de marcação a laser?

Durante a gravação a laser, o espelho de campo desempenha um papel crucial. Vamos agora compreender e explorar sua função.
1. O que é um espelho de campo?
O espelho de campo é um componente central no sistema óptico de uma máquina de marcação a laser. Geralmente é instalado após o sistema de varredura por espelhos. Sua principal função é focar o feixe de laser que foi desviado e refletido pelo espelho em um ponto de luz altamente concentrado e extremamente pequeno, garantindo que esse ponto forme uma área de varredura plana e livre de distorções na superfície de marcação.
II. As Três Funções Principais das Lentes de Campo
As funções das lentes de campo vão muito além do "foco". Elas se manifestam especificamente nos seguintes três aspectos principais:
Função Principal: Concentrar a Energia do Laser
Esta é a função mais fundamental da lente de campo. Após o feixe a laser passar pelo expansor de feixe e ser colimado, embora seja um feixe paralelo, sua densidade energética é relativamente dispersa e não pode ser usado diretamente para processamento. A lente de campo, por meio do seu design preciso de superfície curva, converge o feixe a laser paralelo incidente em um ponto muito pequeno. De acordo com os princípios ópticos, a densidade energética no ponto focal aumentará exponencialmente, atingindo o limiar necessário para vaporização instantânea ou alteração das propriedades físicas e químicas da superfície do material, alcançando assim o objetivo de marcação e gravação. Quanto menor o comprimento focal da lente de campo, maior será sua capacidade de focagem, menor o ponto de luz e maior a densidade energética, tornando-a mais adequada para processamentos finos.
2. Função Principal: Alcançar Varredura de Campo Plano
É isso que diferencia a lente de campo de lentes convexas comuns. Se forem usadas apenas lentes comuns, quando o motor do espelho de varredura desvia, a posição do foco do feixe laser no plano de marcação mudará, resultando em uma forma esférica do plano focal (ou seja, "curvatura de campo"). Isso significa que as bordas do plano de marcação ficarão à frente ou atrás do foco, tornando-se desfocadas e com energia insuficiente.
A lente de campo, por meio de um design óptico especial, pode "nivelar" o campo focal esférico formado pela varredura do espelho em um plano. Independentemente do ângulo em que o feixe laser incida na lente de campo, ela será capaz de focalizá-lo no mesmo plano. Isso garante que, em toda a área de marcação (por exemplo, 100 mm x 100 mm), o tamanho e a densidade de energia do ponto luminoso em cada posição permaneçam consistentes, alcançando assim um efeito de marcação de alta qualidade, com bordas nítidas e profundidade uniforme tanto no centro quanto na periferia.
3. Função na tomada de decisão: Definir a amplitude de marcação e o tamanho do ponto
O comprimento focal da lente de campo determina diretamente dois parâmetros-chave de desempenho da máquina de marcação a laser:
Amplitude de marcação: Quanto maior o comprimento focal da lente de campo, maior será a amplitude de marcação. Por exemplo, uma lente de campo com comprimento focal de 100 mm pode ter uma amplitude máxima de marcação de 100 mm x 100 mm, enquanto uma lente com comprimento focal de 330 mm pode alcançar 300 mm x 300 mm. No entanto, ao custo disso, ao marcar em uma área maior, a densidade de energia será relativamente menor.
Tamanho do ponto: Quanto menor o comprimento focal da lente de campo, menor será o ponto focalizado e maior a precisão do processamento. É adequado para marcação ultrafina, como microfuros, códigos QR e padrões finos. No entanto, correspondente, sua amplitude de marcação também é menor.
Portanto, os usuários precisam selecionar o comprimento focal da lente de campo apropriado com base no tamanho e nos requisitos de precisão da peça trabalhada, fazendo um equilíbrio entre o alcance da marcação e a precisão do processamento.
III. Principais Parâmetros Técnicos e Diretrizes de Seleção para Lentes de Campo
Selecionar a lente de campo apropriada é crucial para otimizar o efeito de marcação:
Comprimento focal: Como mencionado acima, é o critério principal para seleção.
Pequeno comprimento focal (por exemplo, F=100mm - 163mm): Alcance estreito, alta precisão, alta densidade de energia. Adequado para marcação fina de componentes eletrônicos, dispositivos médicos, joias, wafers de silício, etc.
Comprimento focal médio (por exemplo, F=210mm - 254mm): Oferece o melhor equilíbrio entre alcance e precisão, sendo o mais versátil. Adequado para marcação de logotipos e números de série na maioria dos produtos metálicos e plásticos.
Grande distância focal (por exemplo, F=330mm - 420mm): Adequada para marcação de longo alcance ou para marcação em superfícies curvas 3D (devido à maior profundidade de campo). Aplicável a peças automotivas, chapas metálicas grandes, etc.
Tamanho do ponto de luz incidente: A lente de campo possui um limite máximo de abertura. É necessário garantir que o diâmetro do feixe a laser saindo do galvanômetro seja menor que o ponto de luz incidente permitido pela lente de campo. Caso contrário, a luz da borda será bloqueada, resultando em perda de energia e deformação do ponto.
Profundidade de Campo: Refere-se à faixa de profundidade na qual imagens nítidas podem ser obtidas antes e depois do ponto focal. A profundidade de campo de uma lente de campo com grande distância focal é maior, e possui requisitos menores quanto ao grau de planicidade da superfície da peça. É mais adequada para marcação em superfícies curvas levemente onduladas.
Revestimento: Revestimentos antirreflexo de alta qualidade podem reduzir significativamente a perda por reflexão do laser na superfície da lente, melhorar a utilização da energia e proteger a lente contra danos por altas temperaturas. O revestimento deve ser selecionado com base no comprimento de onda do laser (como 1064 nm, 10,6 μm, 355 nm).
IV. Manutenção e Cuidados das Lentes de Campo
Como componentes ópticos de precisão, as lentes de campo requerem manutenção cuidadosa:
Antipoluição: A fumaça e substâncias projetadas geradas durante o processamento podem contaminar a superfície da lente de campo, afetando a transmitância luminosa e o efeito de marcação, e até causar rachaduras na lente devido à absorção localizada de calor.
Método de limpeza: Utilize soprador de ar profissional, etanol anidro e papel para limpeza de lentes. Limpe suavemente a lente com movimento em espiral, partindo do centro em direção à borda.
Prevenção contra impactos: Evite qualquer colisão física para prevenir danos à superfície óptica.

Em conclusão, embora a lente de campo seja pequena, é um dos componentes principais do sistema óptico de uma máquina de marcação a laser. Ela não apenas atua como concentrador de energia, mas também serve como um "dispositivo nivelador" do plano de varredura, determinando diretamente a precisão, amplitude e uniformidade da operação de marcação. Ao selecionar e configurar um sistema de marcação a laser, é essencial compreender plenamente os princípios e funções da lente de campo, escolher a lente adequada com base nos requisitos reais da aplicação e realizar manutenção regular. Este é um passo indispensável para garantir que o equipamento opere com desempenho máximo e alcance resultados de processamento perfeitos.