RU2760443C1 - Устройство фокусировки для лазерной обработки - Google Patents
Устройство фокусировки для лазерной обработки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760443C1 RU2760443C1 RU2020133697A RU2020133697A RU2760443C1 RU 2760443 C1 RU2760443 C1 RU 2760443C1 RU 2020133697 A RU2020133697 A RU 2020133697A RU 2020133697 A RU2020133697 A RU 2020133697A RU 2760443 C1 RU2760443 C1 RU 2760443C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- focusing
- laser
- compressed gas
- materials
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройству фокусировки для лазерной обработки и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для обработки различных материалов. Устройство содержит корпус, коннектор для подключения лазерного излучения и установленные в корпусе два зеркала, штуцер для подачи сжатого газа и поворотная защитная крышка с клапаном избыточного давления сжатого газа. Для прохода луча первое плоское зеркало выполнено под углом к оси с центральным отверстием. Второе по ходу луча зеркало выполнено выпуклым, отражающим луч на первое плоское зеркало, отраженный от которого по ходу луч проходит фокусирующую линзу и фокусируется на материале. Технический результат заключается в обеспечении возможности производить удаленную резку материалов, что приводит к повышению эффективности обработки материалов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для лазерной технологии, точнее к устройствам фокусировки для лазерной обработки (1).
Известен патент RU 2398665 на УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ВОЛОКОННОГО ЛАЗЕРА. Устройство содержит два оптических блока, расположенных в цилиндрическом канале металлического корпуса. Каждый из оптических блоков снабжен механизмом перемещения. Торцы цилиндрического канала металлического корпуса закрыты фланцами. На одном из фланцев установлен третий оптический блок. Второй торец корпуса присоединяется к коннектору оптического кабеля. Герметичность устройства в целом обеспечивается за счет герметичного выполнения всех элементов устройства и всех их соединений. Недостатком является сложность низкая неэффективность конструкции при использовании для удаленной обработки материалов.
Также известен патент RU 2301496 на УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОКУСИРОВКИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОБЪЕКТ. Устройство содержит формирующую оптическую систему, фотоприемную систему, систему корректировки фокусировки, блок оптической компенсации, источник излучения. Формирующая оптическая система представляет собой принимающий и передающий телескопы фотоприемной системы подключен к входу системы корректировки фокусировки. Недостатком является громоздкая и сложная конструкция, не позволяющая оперативно производить удаленную обработку материалов.
Также известен патент RU 2504809 на ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ. Объектив содержит корпус, привод вращения корпуса вокруг оси, объектив, расположенный на станине в двух подшипниках, и три линзы, первая из которых отрицательная сферическая неподвижная, расширяющая входящий в объектив параллельный пучок лазерного излучения, вторая и третья линзы положительные цилиндрические со взаимно перпендикулярными образующими, задающие размеры фокусируемого на подложке овального лазерного пятна. Недостатком является необходимость постоянного регулирования формы пятна, что сказывается на снижении для удаленной обработки материалов.
Наиболее близким по технической сущности принята в качестве прототипа ОПТИКО-ФОКУСИРУЮЩАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ по полезной модели 162426 МПК B23K 26/00, B23K 26/073, где повышение эффективности резки реализуется тем, что в корпусе закреплено первое по ходу луча фокусирующее зеркало, устанавливаемое плоскостью под 45 град к ходу луча, далее второе по ходу луча фокусирующее зеркало, устанавливаемое плоскостью под 90 град к плоскости первого зеркала, после второго зеркала закреплен штуцер для подачи сжатого газа, устанавливаемый ортогонально к оси луча, далее в корпусе закреплена поворотная защитная крышка с клапаном избыточного давления сжатого газа устанавливаемая по ходу луча. Недостатком прототипа является невозможность применения для удаленной обработки материалов.
Также известен патент RU 2504809 на ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ. Объектив содержит корпус, привод вращения корпуса вокруг оси, объектив, расположенный на станине в двух подшипниках, и три линзы, первая из которых отрицательная сферическая неподвижная, расширяющая входящий в объектив параллельный пучок лазерного излучения, вторая и третья линзы положительные цилиндрические со взаимно перпендикулярными образующими, задающие размеры фокусируемого на подложке овального лазерного пятна. Недостатком является необходимость постоянного регулирования формы пятна, что сказывается на снижении для удаленной обработки материалов.
Наиболее близким по технической сущности принята в качестве прототипа ОПТИКО-ФОКУСИРУЮЩАЯ ГОЛОВКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ по полезной модели 162 426 МПК B23K 26/00, B23K 26/073, где повышение эффективности резки реализуется тем, что в корпусе закреплено первое по ходу луча фокусирующее зеркало, устанавливаемое плоскостью под 45 град к ходу луча, далее второе по ходу луча фокусирующее зеркало, устанавливаемое плоскостью под 90 град к плоскости первого зеркала, после второго зеркала закреплен штуцер для подачи сжатого газа, устанавливаемый ортогонально к оси луча, далее в корпусе закреплена поворотная защитная крышка с клапаном избыточного давления сжатого газа устанавливаемая по ходу луча. Недостатком прототипа является невозможность применения для удаленной обработки материалов.
В приведенных аналогах обработка материалов ведется в технологических целях в условиях закрытого цеха, когда имеется возможность определить конфигурацию пятна на поверхности обрабатываемого материала. В практике имеется необходимость производить лазерную обработку материалов в труднодоступных местах в сложных оптических атмосферных условиях и на расстояниях более 100 м не позволяющих визуально определить конфигурацию и положение пятна фокусировки. Обычно используемые фокусирующие системы включают однотипные фокусирующие элементы: линзы или зеркала, которые обладают определенными аберрациями в условиях открытого пространства. Осадки попадают на поверхность оптических элементов, что приводит к повреждению оптических элементов и необходимо иметь защиту поверхности. Для удаленной обработки материалов необходимо устройство с защитой внутренних оптических элементов в герметичном варианте и при применении мощного лазерного излучения используют зеркальные оптические элементы, обладающие высокой лучевой прочностью. Поэтому в сложных метеоусловиях необходимо иметь герметичный корпус с защитой оптических зеркальных элементов с защитной крышкой.
Целью изобретения является удаленная обработка материалов сфокусированным излучением при компактной конструкции устройства. Поставленная цель достигается тем, что оно снабжено фокусирующей выходной линзой для фокусировки луча на обрабатываемом материале, при этом первое по ходу луча зеркало выполнено плоским с центральным отверстием для прохода луча на второе зеркало, которое выполнено выпуклым для расфокусировки луча, причем первое плоское зеркало установлено под углом с возможностью прохода луча через центральное отверстие на второе по ходу луча зеркало, выполненное выпуклым, и с возможностью направления отраженного от выпуклого зеркала расфокусированного луча на фокусирующую выходную линзу.
На фиг. 1 приведена схема устройства фокусировки, реализующая предлагаемое изобретение, где 1 - выпуклое зеркало, расфокусирующее поступающее сквозь центральное отверстие плоского зеркала от лазера излучение, 2 - плоское зеркало, расположенное под углом 81° к оси проходящего сквозь центральное отверстие лазерного излучения, 3 - выходная линза с плоскостью, образующей угол 72° к оси проходящего излучения, фокусирующая отраженное от плоского зеркала излучение на удаленный объект, 4 - поступающее от лазера излучение, 5 - фокусировка на удаленный объект.
Работает устройство следующим образом.
При определении положения объекта для удаленной обработки материалов корпус устройства и зеркала в нем ориентируют в направлении обработки, через штуцер подают сжатый газ (азот) для осушки объема, подключают лазерное излучение через коннектор. Через штуцер на поворотной крышке производится стравливание избыточного давления в корпусе устройства, поступающий из штуцера газ удаляет атмосферные осадки на крышке. Открывают поворотную защитную крышку со штуцером избыточного давления. Поступающее от лазера через коннектор излучение проходит через центральное отверстие в плоском зеркале, первом по ходу распространения луча, далее поступает на выпуклое зеркало, где расфокусируется и поступает на плоское зеркало, расположенное под углом к оси проходящего сквозь центральное отверстие лазерного излучения, далее отражается от области вокруг центрального отверстия плоского зеркала и поступает на фокусирующую выходную линзу для фокусировки на удаленный объект. Фокусирующая линза ориентируется в направление на обрабатываемый материал. Сжатый газ, проходя по корпусу, выходит через щели выходной апертуры с фокусирующей линзой и создает защитную газовую прослойку, сдувающую атмосферные осадки для защиты поверхности линзы. Расстояния между зеркалами и линзой рассчитываются для определенной дальности, для дальности около 1 км: расстояние между плоским и выпуклым зеркалом в диапазоне 1513-1526 мм, расстояние между плоским зеркалом и выходной линзой - 1200 мм. Весь объем вокруг зеркал охлаждается сжатым газом. Изобретение устройство фокусировки может быть использовано в составе специальных комплексов для удаленной обработки материалов.
Литература
1. Григорьянц А.Г., Сафонов А.Н. Методы поверхностей лазерной обработки. - М.: Высшая школа, 1987. - 191 с.
Claims (1)
- Устройство фокусировки для лазерной обработки, содержащее корпус, коннектор для подключения лазерного излучения и установленные в корпусе два зеркала, штуцер для подачи сжатого газа и поворотная защитная крышка с клапаном избыточного давления сжатого газа, отличающееся тем, что оно снабжено фокусирующей выходной линзой для фокусировки луча на обрабатываемом материале, при этом первое по ходу луча зеркало выполнено плоским с центральным отверстием для прохода луча на второе зеркало, которое выполнено выпуклым для расфокусировки луча, причем первое плоское зеркало установлено под углом с возможностью прохода луча через центральное отверстие на второе по ходу луча зеркало, выполненное выпуклым, и с возможностью направления отраженного от выпуклого зеркала расфокусированного луча на фокусирующую выходную линзу.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133697A RU2760443C1 (ru) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Устройство фокусировки для лазерной обработки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020133697A RU2760443C1 (ru) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Устройство фокусировки для лазерной обработки |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2760443C1 true RU2760443C1 (ru) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020133697A RU2760443C1 (ru) | 2020-12-07 | 2020-12-07 | Устройство фокусировки для лазерной обработки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2760443C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60153024A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-08-12 | アルファ・ランシア・インダストリアレ・ソチエタ・ペル・アチオニ | レ−ザビ−ムを融通自在に構成するためのシステム |
RU2049629C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1995-12-10 | Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН | Лазерная технологическая установка |
US5531740A (en) * | 1994-09-06 | 1996-07-02 | Rapistan Demag Corporation | Automatic color-activated scanning treatment of dermatological conditions by laser |
KR101144492B1 (ko) * | 2006-03-27 | 2012-05-14 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 입구퓨필의 네거티브 백포커스를 갖는 투사대물렌즈 및 투사노출장치 |
RU2553152C2 (ru) * | 2009-09-01 | 2015-06-10 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | ЛАЗЕРНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ ГОЛОВКА С ЛИНЗАМИ ИЗ ZnS, ИМЕЮЩИМИ ТОЛЩИНУ ПО КРАЯМ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, 5 мм, И УСТАНОВКА И СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНОЙ ТАКОЙ ФОКУСИРУЮЩЕЙ ГОЛОВКИ |
-
2020
- 2020-12-07 RU RU2020133697A patent/RU2760443C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60153024A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-08-12 | アルファ・ランシア・インダストリアレ・ソチエタ・ペル・アチオニ | レ−ザビ−ムを融通自在に構成するためのシステム |
RU2049629C1 (ru) * | 1992-05-13 | 1995-12-10 | Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам РАН | Лазерная технологическая установка |
US5531740A (en) * | 1994-09-06 | 1996-07-02 | Rapistan Demag Corporation | Automatic color-activated scanning treatment of dermatological conditions by laser |
KR101144492B1 (ko) * | 2006-03-27 | 2012-05-14 | 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하 | 입구퓨필의 네거티브 백포커스를 갖는 투사대물렌즈 및 투사노출장치 |
RU2553152C2 (ru) * | 2009-09-01 | 2015-06-10 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | ЛАЗЕРНАЯ ФОКУСИРУЮЩАЯ ГОЛОВКА С ЛИНЗАМИ ИЗ ZnS, ИМЕЮЩИМИ ТОЛЩИНУ ПО КРАЯМ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, 5 мм, И УСТАНОВКА И СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНОЙ ТАКОЙ ФОКУСИРУЮЩЕЙ ГОЛОВКИ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3986767A (en) | Optical focus device | |
EP0813696B1 (en) | Laser scanning system with reflective optics | |
US5465170A (en) | Alignment adjusting system for use in optical system of optical transceiver | |
US10180492B2 (en) | Modular laser irradiation unit | |
US8139294B2 (en) | Techniques for steering an optical beam | |
US4636611A (en) | Quiescent circle and arc generator | |
TWI619998B (zh) | 低雜訊、高穩定性、深紫外光之連續波雷射 | |
KR100206095B1 (ko) | 레이저 집광방법 및 장치 | |
KR102192119B1 (ko) | 레이저 발사 광학계 | |
RU2760443C1 (ru) | Устройство фокусировки для лазерной обработки | |
JPH1096859A (ja) | 光学構造 | |
US20130182332A1 (en) | Beam shaping and control apparatus | |
CN115032847A (zh) | 一种和频光输出装置 | |
US10180568B2 (en) | Process for correcting aberration defects within an optical device for observing a field through a window | |
CN113310670B (zh) | 激光偏振合束测量装置 | |
KR102616532B1 (ko) | 고전력 섬유 조명 소스에 대한 스펙트럼 필터 | |
JPH10232288A (ja) | ターゲット上へのレーザシステムの照準及び集束を制御する装置 | |
CN216576047U (zh) | 像散校正装置及激光加工*** | |
CN113189780A (zh) | 一种可实现激光圆方光斑变化的光路整形*** | |
US10705022B2 (en) | Robust spectroscopy systems | |
CN113985621B (zh) | 一种基于光栅分束器的大口径离轴抛物面镜的装调方法 | |
CN217727482U (zh) | 半导体加工用激光高斯光转换任意矩形聚焦光斑*** | |
CN211804404U (zh) | 激光刻蚀装置和激光加工*** | |
EP0134791A1 (en) | A cutting head for processing by means of a laser beam | |
RU162426U1 (ru) | Оптико-фокусирующая головка для лазерной обработки |