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激光打标设备场镜

时间:2021-01-04 来源:新特光电 访问量:1145

场镜全称是平场聚焦镜,也称之为f-theta镜。之所以叫平场聚焦镜,是因为激光通过它之后会在一定的激光打标幅面内形成一个大小均匀的、焦深一致的聚焦光点。打标的幅面是跟场镜的焦距有关系的。焦距越长,幅面也就越大,反之亦然。

相较于便宜的普通单片凸透镜,只有光线垂直通过正中心才形成一个圆形的聚焦光斑。当光线倾斜射入普通的单片凸透镜光线时,也就是不同轴入射。这时聚集光斑一定是变形的。更重要的是,这时光线的焦点不是处于光线垂直时的焦点平面。焦距随着偏转角度变化,这样焦点位置也就变化。对于激光打标,当振镜扫描时,光线基本都是倾斜射入场镜的,焦点都不能维持在一个平面内,所以是不能工作的。

场镜按功能分可以分为平场镜(f-theta)透镜和f-theta-lens.html">远心透镜(Telecentric)。远心透镜主要是为了消除相差而设计的,价格虽然很昂贵,但是它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不会变化,这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用。远心透镜主要应用于对镜头畸变要求很高的机器视觉场合。所以对于在工业应用的激光打标机中主要使用平场镜。

对于场镜的选型,首先要了解场镜的参数有哪些?各个参数的含义是什么?场镜的主要技术参数包括:工作波长、入射光瞳、扫描范围(或焦距)和聚焦光斑直径。工作波长:是由设备系统的激光器决定的。例如:光纤激光器工作波长一般是1064纳米、二氧化碳激光器工作波长一般是10.6微米、绿激光器工作波长是532纳米、紫外激光器工作波长是355纳米。当然还有其他类型的激光器就不一一列举了。场镜用于何种波长工作条件下,就要适用这种膜层的镀膜。如果不在给定的波长范围内用场镜,场镜会被激光烧坏。

入射光瞳:如使用的是单片镜,反射镜置于入射光瞳的地方,最大可用光束的直径等于入射光瞳的直径。

扫描范围: 扫描幅面由焦距决定的,场镜一般只会标志焦距。

聚焦光斑直径D:对于入射激光束直径d、场镜焦距f、激光器波长λ的激光打标系统。有计算公式:λ由公式我们可以知道:焦距f越长,聚焦光斑直径D越大。波长λ越长,焦光斑直径D越大。入射光斑d直径越大,焦光斑直径D越小。所以要想得到更小的聚焦光斑就要选择:短焦距的场镜,大的扩束镜使入射光斑直径变大和短波长激光器。当然场镜焦距越短激光打标的幅面就越小,这个得根据实际应用有所取舍。扩束镜出射光斑直径也不能太大,这个是由振镜电机的窗镜面积决定的。光斑太大振镜窗镜不能全部接受光斑,漏掉的激光将损失能量也容易烧坏窗镜和烧面电机夹头处。所以扩束镜倍数选型得由激光器出射光斑决定,同时也由振镜决定。

了解清楚了场镜的工作波长、入射光瞳、扫描范围和聚焦光斑直径等参数的含义。就知道如何选型了。

1、对于波长,非金属的激光打标机一般是10.6微米,也即CO2的场镜;而半导体激光打标机和光纤激光打标机,也即主要打金属的机器,波长为1064nm;而激光内雕机,绿激光的激光打标机,场镜为532nm波长的;紫外激光打标机场镜为355nm波长的。

2、对于场镜幅面和焦距,如果增加场镜的幅面,聚焦光点会变大,失真度也要加大,场镜焦距也就是镜头出光面到产品的工作距也要加大。这些变化会导致标不够精细、激光能量的损耗验证,没有小幅面镜头打的标清晰。

另外,焦距越短焦深就越小,那么对于被打标物体表面的平整度要求越高,所以有起伏或者圆柱形的弧形物体表面不太适合用焦距短的场镜去打。前面说的,焦距越长,聚焦的能量密度会越小,打标会越浅,所以我们要注意选择大一点功率的激光器与之配套。

所以客户一定要根据不同的加工面积和产品外形选用最适合的场镜,或者备用几个不同扫描范围的场镜,当然更换场镜一般设备软件里面是要重新光学校正的。

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