Vilken roll spelar fältlinsen i en lasermarkeringsmaskin?

Under lasergravering spelar fältlinsen en avgörande roll. Låt oss nu förstå och utforska dess funktion.
1. Vad är en fältlins?
Fältlinsen är en kärnkomponent i det optiska systemet i en lasermarkeringsmaskin. Den installeras vanligtvis efter spegelscanningsystemet. Dess huvudsakliga uppgift är att fokusera den laserstråle som har avböjts och reflekterats av spegeln till en högintensiv och extremt liten ljuspunkt, och säkerställa att denna punkt bildar ett plant och vridfritt avsökningsområde på markeringsytan.
II. De tre kärnfunktionerna hos fältlinser
Funktionerna hos fältlinser går långt bortom "fokusering". De visar sig specifikt i följande tre nyckelaspekter:
Kärnfunktion: Koncentrera laserenergi
Detta är den mest grundläggande funktionen hos fältlinsen. Efter att laserstrålen passerat genom strålexpandern och kollimerats är den även om den är en parallell stråle relativt spridd i energitäthet och kan inte direkt användas för bearbetning. Genom sin exakta krökta ytdesign samlar fältlinsen in den infallande parallella laserstrålen till en mycket liten punkt. Enligt optiska principer ökar energitätheten i fokuspunkten exponentiellt, vilket når tröskeln för momentan förångning eller förändring av materialets ytor i fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket uppnår syftet med märkning och graverande. Ju kortare brännvidd fältlinsen har, desto starkare blir fokuseringsförmågan, ju mindre blir ljusfläcken och ju högre energitäthet, vilket gör den mer lämplig för finbearbetning.
2. Nyckelfunktion: Uppnå plattfältsavscanning
Detta är vad som skiljer fältlinsen från vanliga konvexa linser. Om endast vanliga linser används kommer, när motorn i avsökningspegeln styras, positionen för laserstrålens fokus på märkningsplanet att ändras, vilket resulterar i en sfärisk form på fokusplanet (dvs. "fältkrökning"). Det innebär att kanterna på märkningsplanet hamnar framför eller bakom fokus, vilket leder till oskärpa och otillräcklig energi.
Genom en särskild optisk design kan fältlinsen "platta ut" den sfäriska fokalvolym som bildas av spegelavsökningen till ett plant plan. Oavsett vilken vinkel laserstrålen infaller på fältlinsen kan den fokusera strålen till samma plan. Detta säkerställer att ljusfläckens storlek och energitäthet vid varje punkt förblir konsekvent inom hela märkningsområdet (till exempel 100 mm x 100 mm), vilket ger en högkvalitativ märkningseffekt med skarpa kanter och enhetlig djupskärpa både i centrum och periferin.
3. Beslutsfattande roll: Definierar märkningsområdet och fläckstorleken
Brännvidden på fältlinsen bestämmer direkt de två nyckel prestandaparametrarna för lasermarkningsmaskinen:
Märkningsområde: Ju längre brännvidd fältlinsen har, desto större blir märkningsområdet. Till exempel kan en fältlins med en brännvidd på 100 mm ha ett maximalt märkningsområde på 100 mm x 100 mm, medan en fältlins med en brännvidd på 330 mm kan nå upp till 300 mm x 300 mm. Däremot, till priset att vid märkning över ett stort område kommer energitätheten att vara relativt lägre.
Fläckstorlek: Ju kortare brännvidd fältlinsen har, desto mindre blir den fokuserade fläcken och desto högre blir bearbetningsnoggrannheten. Den är lämplig för ultrafin märkning såsom mikrohål, QR-koder och fina mönster. Motsvarande blir dock även märkningsområdet mindre.
Därför måste användare välja lämplig brännvidd för fältlinsen baserat på storlek och precisionskrav för det bearbetade arbetstycket, samt göra en avvägning mellan märkningsomfång och bearbetningsnoggrannhet.
III. Viktiga tekniska parametrar och urvalsguiden för fältlinser
Att välja rätt fältlins är avgörande för att optimera märkningseffekten:
Brännvidd: Som nämnts ovan är detta den främsta urvalskriteriet.
Kort brännvidd (t.ex. F=100 mm – 163 mm): Smalt område, hög precision, hög energitäthet. Lämplig för finmärkning av elektronikkomponenter, medicintekniska produkter, smycken, siliciumskivor etc.
Medelbrännvidd (t.ex. F=210 mm – 254 mm): Erbjuder bäst balans mellan omfång och precision och har störst mångsidighet. Lämplig för märkning av logotyper och serienummer på de flesta metall- och plastprodukter.
Lång brännvidd (t.ex. F=330 mm – 420 mm): Lämplig för märkning över stort avstånd eller för märkning av 3D-krokade ytor (på grund av större skärpedjup). Används vid märkning av bilkomponenter, stora plåtar m.m.
Infallande ljusfläcksstorlek: Fältlinsen har en maxaperturbegränsning. Det är nödvändigt att säkerställa att diametern på laserstrålen som lämnar galvanometern är mindre än den tillåtna infallande ljusfläcken för fältlinsen. Annars kommer kantljuset att blockeras, vilket leder till energiförlust och deformation av fläcken.
Skärpedjup: Avser det djupintervall inom vilket skarpa bilder kan erhållas framför och bakom fokuspunkten. Skärpedjupet för en fältlins med lång brännvidd är större, och den ställer lägre krav på planhet hos arbetsstyckets yta. Den är därför mer lämplig för märkning av lätt vågformade ytor.
Beläggning: Beläggningar av hög kvalitet med antireflektion kan avsevärt minska reflektionsförlusterna för lasern på linsytan, förbättra energiutnyttjandet och skydda linsen från skador orsakade av hög temperatur. Beläggningen bör väljas utifrån laserens våglängd (till exempel 1064 nm, 10,6 μm, 355 nm).
IV. Underhåll och skötsel av fältlinser
Eftersom fältlinser är precisionsoptiska komponenter krävs noggrann underhållsskötsel:
Föroreningsförebyggande: Rök och sprutade ämnen som uppstår vid bearbetning kan förorena fältlinsens yta, vilket påverkar ljusgenomträngligheten och märkningseffekten, och kan till och med orsaka att linsen spricker på grund av lokal värmeabsorption.
Rengöringsmetod: Använd professionell luftpump, vattenfri etanol och linsrensningsservett. Torka försiktigt linsen i en spiralmotion från centrum mot kanten.
Stötförebyggande: Undvik alla fysiska kollisioner för att förhindra skador på den optiska ytan.

Sammanfattningsvis, även om fältlinsen är liten, är den en av de centrala komponenterna i det optiska systemet i en lasermarkeringsmaskin. Den fungerar inte bara som en energikoncentrator utan även som en "utjämningsanordning" för skanningsplanet, vilket direkt avgör noggrannheten, räckvidden och enhetligheten i markeringsoperationen. När man väljer och konfigurerar ett lasersystem är det viktigt att fullt ut förstå fältlinsens principer och funktioner, välja rätt fältlins baserat på faktiska applikationskrav och utföra regelbunden underhåll. Detta är ett oumbärligt steg för att säkerställa att utrustningen fungerar med bästa möjliga prestanda och uppnår perfekta bearbetningsresultat.