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創新動態聚焦打標技術:三維動態聚焦系統——雷射打標、振鏡掃描式雷射標記技術、動態聚焦掃描4
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圖1:貝塞爾透鏡產品概要 貝塞爾透鏡由軸錐透鏡和兩組聚焦鏡。准直光穿過軸錐透鏡形成貝塞爾光束,該光束是非衍射的並且具有同心環,每個同心環具有彼此相同的功率。 環直徑隨著焦深的變化而變化,但環厚度保持不變。 這種類型的環聚焦光束更適合具有直徑與長度深度比的材料加工應用。圖1顯示了貝塞爾透鏡的基本光學設計原理。 整個鏡頭由一組軸錐透鏡和兩組聚焦透鏡組成。 圖 2:貝塞爾透鏡光學設計 工作原理通過軸錐透鏡產生的貝塞爾光束產生沒有衍射特性的橫向光能量分佈。 在光束會聚的位置,會產生較長的無衍射區域(圖2),其中光束能量密度不隨傳播距離而變化。將軸錐透鏡與聚焦透鏡相結合(圖 3),可以獲得高能貝塞爾光束(圖 4)。貝塞爾光束光學系統的美妙之處在於,只需調整輸入光束直徑的大小即可調節輸出光束焦深(DOF)。 由於輸入光束直徑和輸出光束自由度之間存在近似線性關係(圖 5),我們的貝塞爾透鏡是滿足您需求的解決方案。 圖3:貝塞爾光束區域分佈 圖 4:貝塞爾光束光學系統佈局 圖 5:(a) 貝塞爾區能量密度分佈模擬圖 (b) 輸出光束的光束輪廓分析(FWHM) 圖 6:(a) 縱向剖面與自由度的關係圖,以及 (b) 輸出光束尺寸 (FWHM) 與輸入光束直徑的關係圖 應用領域貝塞爾透鏡適用於現代工業應用的雷射切割和深孔鑽孔,滿足多功能性、高效率和精密材料加工的要求。這些鏡頭是針對需要小聚焦光斑尺寸和長焦深的雷射加工技術專業領域的獨特解決方案。它與雷射切割系統集成,可對聚焦光束進行高度定位和嚴格的方向控制,為切割鋼材、玻璃和其他材料提供靈活性。內置補償機制允許客戶進行調整以滿足他們所需的光學性能。 https://www.steo.com.tw/hot_512523.html 用於雷射切割和深孔鑽孔的貝塞爾透鏡應用說明 2025-04-01 2026-04-01
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雷射打標生產工藝是廣泛應用的新技術,它是利用適當能量密度、彙聚在工件表面的雷射光束對目標表面掃描,使材料發生物理或化學變化,在表面上形成痕跡,從而形成標記的過程。它具有應用範圍廣、打標速度快、性能穩定、品質高、運行成本低、環境污染小、易於用電腦控制等優點,已經成為雷射重要的應用領域之一。

振鏡掃描式雷射標記技術就是通過控制兩片高速振鏡的偏轉角, 改變雷射的傳播方向, 經過F-Theata透鏡在工件表面的聚焦, 在工件表面作標記。與傳統的標記技術相比, 它具有適用面廣(對不同材料、形狀的加工表面均適合) , 工件無機械變形、無污染、標記速度快、重複性好及自動化程度高等特點, 在工業、國防、科研等許多領域具有廣泛的用途。

雷射打標機範圍擴大,最好解決方法就是動態調焦系統,它是迄今為止要求光斑小、打標面積大的最佳解決方案,它將高速度、靈活性和高達1500x1500mm的打標範圍有機結合起來。

雷射光束經過聚焦鏡後,再經過X和Y振鏡掃描後聚焦在需要打標的工件表面上。如果在座標原點是焦平面,則原點的聚焦光斑最小。當振鏡將雷射光束掃描遠離原點後,則打在工件表面的雷射光束不在焦平面上(該焦平面是球面,但工件表面卻是平面),該處的聚焦光斑就會變大,這樣在整個工件打標平面上的光斑直徑就不一樣,打標的線條寬度也就不一樣。如果在聚焦鏡的前面加一個動態聚焦鏡,當振鏡將雷射光束掃描遠離原點後,通過改變動態聚焦鏡的位置使這時的焦點仍然在工件的表面,則該處的光斑直徑也和原點的光斑直徑一樣大。通過移動動態聚焦鏡,使在所有的打標範圍內的光斑直徑一樣大並且光斑直徑又小,這樣就實現了小光斑、大範圍、高速度的雷射打標機。

動態聚焦掃描頭是專為實現小光斑、大工作範圍和高靈活性的雷射掃描所設計的,在掃描過程中,裝置裡的發散鏡片相對於聚焦鏡片由馬達驅動實現在光軸上動態精准定位。這個過程改變系統總的焦距,並與掃描偏轉鏡片同步工作,因此可以將二維掃描擴展成三維掃描系統。該裝置可以取代二維掃描應用中價錢昂貴的平場物鏡,也可以實現三維光束偏轉掃描系統。適用於CO2、YAG及光纖雷射器。已成熟的應用在多個行業中,最為顯著的特色是速度,也就提高了加工企業的效率。

在各種打標方式中,振鏡式打標因其應用範圍廣,可進行向量打標,也可以標記點陣字元,且標記範圍可調,標記速度也較快,因而成為目前的主流打標方式,並被認為代表了未來雷射打標的發展方向。

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