液體鏡頭（電動變焦鏡）在激光加工中的應(yīng)用

最近有很多小伙伴問想用這個可變焦透鏡做激光3D打標(biāo)，還需要平場鏡嗎等問題，下面我來簡單地講講，用于激光加工的電動變焦光學(xué)解決方案在光斑尺寸、穩(wěn)定性、重復(fù)性和壽命方面提供了最高性能，同時消除了體積龐大且昂貴的平移光學(xué)器件和fθ透鏡。有多種比較優(yōu)勢：

大z軸范圍和大面積標(biāo)記（LAM）

快速精確的z軸控制

恒定和小光斑尺寸

外形緊湊，重量輕

易于與模擬和數(shù)字控制選項集成

同軸目視檢查

EL-10-42-OF是具有集成專有光學(xué)反饋（OF）的電動變焦聚焦鏡，是高要求激光加工系統(tǒng)的理想選擇，在大3D體積上進(jìn)行快速光束掃描通常是必要的。它可用于近紅外（950-1100nm）和綠光（532nm）波長的所有主要工業(yè)激光應(yīng)用：如標(biāo)記、雕刻、焊接、焊合、切割、燒蝕消融、結(jié)構(gòu)化和3D打印等。我們的激光加工產(chǎn)品組合可以快速添加到生產(chǎn)線上或安裝在機(jī)器人手臂上。

集成專有光學(xué)反饋（OF）的電動變焦聚焦鏡EL-10-42-OF

2.5D激光加工（后聚焦透鏡，與F-theta場鏡配合使用）

許多激光行業(yè)依賴于在一個平面上的穩(wěn)定激光性能，偶爾或頻繁地跳到不同的z軸高度。通常采用機(jī)動光學(xué)系統(tǒng)，既笨重又緩慢。將緊湊型EL-10-42輕松添加到帶有fθ透鏡的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中，可在大z軸范圍內(nèi)快速靈活地調(diào)整工作距離，無需機(jī)械臺。比如對于f＝160mm的fθ透鏡，可以實現(xiàn)大到100mm的z軸范圍，如下所示。用于2.5D應(yīng)用的EL-10-42-OF通常以模擬信號配置實現(xiàn)，其中EL-E-OF-A控制器板通過監(jiān)控透鏡的光反饋和溫度來控制透鏡的光功率，可在毫秒內(nèi)完成大的z軸變化之間變化。

配置電動變焦聚焦鏡EL-10-42和fθ透鏡的2.5D激光標(biāo)記

電動變焦聚焦鏡EL-10-42在三種典型的fθ配置中的標(biāo)記場和z軸范圍

3D激光加工（前聚焦透鏡，無需F-theta場鏡）

真正的3D激光加工在行業(yè)中是具有挑戰(zhàn)性的，因為速度、z軸范圍或光斑均勻性都會受到影響。EL-10-42-OF的配置，如下圖所示，通常由使用XY2-100協(xié)議的數(shù)字控制器支持，解決了所有這些缺點，同時提供了高速（高達(dá)6m/s）、大掃描場和z軸范圍（高達(dá)1000x1000mm）以及整個體積中的恒定光斑大小。此外，這種配置不需要fθ透鏡，因為場平坦化是由EL-10-42-OF本身執(zhí)行的；為了定義起始工作距離，只需要標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)成光學(xué)器件。

配置電動變焦聚焦鏡EL-10-42和標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)掃描振鏡的3D激光標(biāo)記

配有電動變焦聚焦鏡EL-10-42-of和標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)掃描振鏡（無fθ透鏡）的配置與配有電動變焦聚焦鏡EL-10-42和有fθ透鏡的配置中激光光斑尺寸（微米）的比較。

2.5D和3D動態(tài)聚焦系統(tǒng)的區(qū)別

2.5D后聚焦動態(tài)系統(tǒng)是后聚焦裝置。它與F-theta場鏡配合使用。

工作原理：為2.5D后聚焦動態(tài)系統(tǒng)的Z向動態(tài)軸負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)加工平面上的中心圓點焦距，隨著加工深度的變化，Z向軸做跟隨深度微調(diào)，整個工作幅面的焦距由場鏡調(diào)節(jié)。

適用工藝：2.5D后聚焦動態(tài)系統(tǒng)的通光孔徑一般不會超過20mm，加工幅面也是以小幅面為主，特別適用于深雕與小幅面微孔加工等精密微加工領(lǐng)域。

3D前聚焦動態(tài)系統(tǒng)是前聚焦裝置。

工作原理：通過軟件控制Z向動態(tài)軸與XY軸的聯(lián)合協(xié)同，隨著掃描位置的不同，Z向動態(tài)軸前后移動聚焦補(bǔ)償，保障光斑在整個工作范圍內(nèi)的均勻性與往返加工的一致性。

適用工藝：3D前聚焦系統(tǒng)加工平面與曲面時，Z向軸可以靈活的前后移動聚焦補(bǔ)償，不受場鏡限制，因此可以有更大的通光孔徑與幅面選擇，在曲面、超大幅面的加工應(yīng)用中尤為適合。

在線檢測

在線檢測功能也基于液體透鏡技術(shù)，通過在加工之前、期間和之后增加材料的視覺質(zhì)量控制，可以實現(xiàn)激光加工的完全自動化。除了用于檢測的自動對焦外，基于電動變焦聚焦鏡EL-16-40的模塊還可以使用離焦深度（DFF）對比度算法可靠地測量物體距離。這可在隨后不到一秒鐘的時間內(nèi)調(diào)整右標(biāo)記平面上的焦距。在激光束路徑之外，無論激光功率等級如何，電動變焦聚焦鏡EL-16-40都可以集成在該配置中。

激光功率高達(dá)50W的系統(tǒng)可以使用電動變焦聚焦鏡EL-10-42-OF同時用于激光加工和在線檢測。在這種情況下，嵌入式攝像頭只需要簡單的攝像頭光學(xué)元件。這種方法不僅大大簡化了設(shè)置并降低了成本，而且在整個增加的標(biāo)記體積中提供了恒定的激光光斑和恒定的圖像分辨率。

帶有EL-16-40電動變焦聚焦鏡的在線檢測配置

帶有EL-10-42電動變焦聚焦鏡的在線檢測配置

使用EL-10-42-OF進(jìn)行大面積標(biāo)記

使用EL-10-42-OF進(jìn)行3D激加工

用于激光應(yīng)用的2D反射鏡（2D音圈掃描鏡）

使用2D反射鏡，無論有無電動變焦聚焦鏡，都可以輕松實現(xiàn)許多緊湊且低成本的系統(tǒng)。應(yīng)用范圍從通常使用低功率（1W）可見光脈沖或連續(xù)波激光醫(yī)療（眼科）用例到用于表面清潔等應(yīng)用的近紅外中更強(qiáng)大的光束。

MR-15-30 2D反射鏡尺寸為15mm，在其標(biāo)準(zhǔn)非共振配置（雙軸準(zhǔn)靜態(tài)）下，可實現(xiàn)±50°光學(xué)偏轉(zhuǎn)（100°FOV）。該反射鏡還包括一個位置反饋系統(tǒng)，它可以通過不同的標(biāo)準(zhǔn)金屬（金或銀）和電介質(zhì)鍍膜進(jìn)行精確的PID控制。

配有2D反射鏡和電動變焦鏡（可選），用于激光應(yīng)用

審核編輯 ：李倩