激光打標(biāo)設(shè)備場(chǎng)鏡
場(chǎng)鏡全稱是平場(chǎng)聚焦鏡,也稱之為f-theta鏡。之所以叫平場(chǎng)聚焦鏡,是因?yàn)榧す馔ㄟ^(guò)它之后會(huì)在一定的激光打標(biāo)幅面內(nèi)形成一個(gè)大小均勻的、焦深一致的聚焦光點(diǎn)。打標(biāo)的幅面是跟場(chǎng)鏡的焦距有關(guān)系的。焦距越長(zhǎng),幅面也就越大,反之亦然。
相較于便宜的普通單片凸透鏡,只有光線垂直通過(guò)正中心才形成一個(gè)圓形的聚焦光斑。當(dāng)光線傾斜射入普通的單片凸透鏡光線時(shí),也就是不同軸入射。這時(shí)聚集光斑一定是變形的。更重要的是,這時(shí)光線的焦點(diǎn)不是處于光線垂直時(shí)的焦點(diǎn)平面。焦距隨著偏轉(zhuǎn)角度變化,這樣焦點(diǎn)位置也就變化。對(duì)于激光打標(biāo),當(dāng)振鏡掃描時(shí),光線基本都是傾斜射入場(chǎng)鏡的,焦點(diǎn)都不能維持在一個(gè)平面內(nèi),所以是不能工作的。
場(chǎng)鏡按功能分可以分為平場(chǎng)鏡(f-theta)透鏡和遠(yuǎn)心透鏡(Telecentric)。遠(yuǎn)心透鏡主要是為了消除相差而設(shè)計(jì)的,價(jià)格雖然很昂貴,但是它可以在一定的物距范圍內(nèi),使得到的圖像放大倍率不會(huì)變化,這對(duì)被測(cè)物不在同一物面上的情況是非常重要的應(yīng)用。遠(yuǎn)心透鏡主要應(yīng)用于對(duì)鏡頭畸變要求很高的機(jī)器視覺(jué)場(chǎng)合。所以對(duì)于在工業(yè)應(yīng)用的激光打標(biāo)機(jī)中主要使用平場(chǎng)鏡。
對(duì)于場(chǎng)鏡的選型,首先要了解場(chǎng)鏡的參數(shù)有哪些?各個(gè)參數(shù)的含義是什么?場(chǎng)鏡的主要技術(shù)參數(shù)包括:工作波長(zhǎng)、入射光瞳、掃描范圍(或焦距)和聚焦光斑直徑。工作波長(zhǎng):是由設(shè)備系統(tǒng)的激光器決定的。例如:光纖激光器工作波長(zhǎng)一般是1064納米、二氧化碳激光器工作波長(zhǎng)一般是10.6微米、綠激光器工作波長(zhǎng)是532納米、紫外激光器工作波長(zhǎng)是355納米。當(dāng)然還有其他類(lèi)型的激光器就不一一列舉了。場(chǎng)鏡用于何種波長(zhǎng)工作條件下,就要適用這種膜層的鍍膜。如果不在給定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)用場(chǎng)鏡,場(chǎng)鏡會(huì)被激光燒壞。
入射光瞳:如使用的是單片鏡,反射鏡置于入射光瞳的地方,最大可用光束的直徑等于入射光瞳的直徑。
掃描范圍: 掃描幅面由焦距決定的,場(chǎng)鏡一般只會(huì)標(biāo)志焦距。
聚焦光斑直徑D:對(duì)于入射激光束直徑d、場(chǎng)鏡焦距f、激光器波長(zhǎng)λ的激光打標(biāo)系統(tǒng)。有計(jì)算公式:λ由公式我們可以知道:焦距f越長(zhǎng),聚焦光斑直徑D越大。波長(zhǎng)λ越長(zhǎng),焦光斑直徑D越大。入射光斑d直徑越大,焦光斑直徑D越小。所以要想得到更小的聚焦光斑就要選擇:短焦距的場(chǎng)鏡,大的擴(kuò)束鏡使入射光斑直徑變大和短波長(zhǎng)激光器。當(dāng)然場(chǎng)鏡焦距越短激光打標(biāo)的幅面就越小,這個(gè)得根據(jù)實(shí)際應(yīng)用有所取舍。擴(kuò)束鏡出射光斑直徑也不能太大,這個(gè)是由振鏡電機(jī)的窗鏡面積決定的。光斑太大振鏡窗鏡不能全部接受光斑,漏掉的激光將損失能量也容易燒壞窗鏡和燒面電機(jī)夾頭處。所以擴(kuò)束鏡倍數(shù)選型得由激光器出射光斑決定,同時(shí)也由振鏡決定。
了解清楚了場(chǎng)鏡的工作波長(zhǎng)、入射光瞳、掃描范圍和聚焦光斑直徑等參數(shù)的含義。就知道如何選型了。
1、對(duì)于波長(zhǎng),非金屬的激光打標(biāo)機(jī)一般是10.6微米,也即CO2的場(chǎng)鏡;而半導(dǎo)體激光打標(biāo)機(jī)和光纖激光打標(biāo)機(jī),也即主要打金屬的機(jī)器,波長(zhǎng)為1064nm;而激光內(nèi)雕機(jī),綠激光的激光打標(biāo)機(jī),場(chǎng)鏡為532nm波長(zhǎng)的;紫外激光打標(biāo)機(jī)場(chǎng)鏡為355nm波長(zhǎng)的。
2、對(duì)于場(chǎng)鏡幅面和焦距,如果增加場(chǎng)鏡的幅面,聚焦光點(diǎn)會(huì)變大,失真度也要加大,場(chǎng)鏡焦距也就是鏡頭出光面到產(chǎn)品的工作距也要加大。這些變化會(huì)導(dǎo)致標(biāo)不夠精細(xì)、激光能量的損耗驗(yàn)證,沒(méi)有小幅面鏡頭打的標(biāo)清晰。
另外,焦距越短焦深就越小,那么對(duì)于被打標(biāo)物體表面的平整度要求越高,所以有起伏或者圓柱形的弧形物體表面不太適合用焦距短的場(chǎng)鏡去打。前面說(shuō)的,焦距越長(zhǎng),聚焦的能量密度會(huì)越小,打標(biāo)會(huì)越淺,所以我們要注意選擇大一點(diǎn)功率的激光器與之配套。
所以客戶一定要根據(jù)不同的加工面積和產(chǎn)品外形選用最適合的場(chǎng)鏡,或者備用幾個(gè)不同掃描范圍的場(chǎng)鏡,當(dāng)然更換場(chǎng)鏡一般設(shè)備軟件里面是要重新光學(xué)校正的。