Лазерна установка для опромінення поверхні заготівки

Реферат: Лазерна установка для опромінення поверхні заготівки містить лазер, встановлену на його осі оптичну систему з послідовно розташованими в її корпусі відбірником частини лазерного променя з його периферії та перетворюючою лінзою, а також стіл для розміщення заготівки при обробці, що має привод її переміщення поперек променя, підключений через процесор до виходу вимірника потужності відібраної частини лазерного променя, відбитого на датчик від ділянки поверхні заготівки, яку розташовано безпосередньо перед зоною обробки назустріч руху столу із заготівкою, причому до процесора також підключено блок живлення лазера. Як відбірник частини лазерного променя використано лінзу з центральним отвором, діаметр якого менший діаметра променя, і яка може зміщуватися відносно перетворюючої лінзи вздовж її осі, а датчик вимірювача потужності, виготовлений кільцевим і розбитим на сектори, розташовано на торці корпуса оптичної системи. UA 106618 U (54) ЛАЗЕРНА УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРОМІНЕННЯ ПОВЕРХНІ ЗАГОТІВКИ UA 106618 U UA 106618 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до лазерного технологічного обладнання і може використовуватися в операціях розмірної обробки, лазерного зварювання та поверхневої зміцнюючої обробки. Відома лазерна установка для опромінення поверхні заготівки [1], яка утримує лазер, установлену на його осі лінзу для перетворення лазерного променя, стіл для розміщення заготівки при її обробці, що має привод для переміщення заготівки поперек лазерного променя, підключений до виходу вимірника потужності лазерного променя від додаткового лазера, відбитого від ділянки поверхні заготівки, яку розташовано безпосередньо перед зоною обробки назустріч руху столу із заготівкою. Швидкість, з якою виконується рух подачі заготівки, залежить від потужності відбитого від її поверхні променя додаткового лазера: чим більше рівень потужності, тим потрібна менша швидкість подачі. Ця лазерна установка має декілька недоліків. По-перше, для аналізу рівня поглинання поверхні заготівки використовують промінь іншої довжини хвилі, ніж у променя, що обробляє, і це призводить до суттєвої помилки в оцінці стану поверхні. Далі, необхідність в "обмацуванні" поверхні попереду зони обробки вимагає ускладнення конструкції оптичної системи та процесора для слідкування за напрямом подачі заготівки та забезпечення відповідного переміщення допоміжного променя при зміненні його напрямку. Крім того, при зміненні розміру зони опромінення (розміру робочого променя на заготівці) необхідно виконати переналагодження системи подачі додаткового променя на іншу ділянку поверхні заготівки та датчика для його аналізу. Найближчою за схемою та можливостями до запропонованої лазерної установки для опромінення поверхні заготівки є установка [2], що містить лазер, установлену на його осі оптичну систему з послідовно розташованими в її корпусі елементами: відбірника частини лазерного променя з його периферії у вигляді двох дзеркал та перетворюючої лінзи, а також стіл для розміщення заготівки при обробці, що має привід її переміщення поперек лазерного променя, підключений через процесор до виходу вимірника потужності відібраної частини лазерного променя, відбитого на датчик від ділянки поверхні заготівки, яку розташовано безпосередньо перед зоною обробки назустріч руху столу із заготівкою, причому до процесора також підключено блок живлення лазера. Хоча в цій лазерній установці передбачено два канали управління режимом опромінення: швидкістю подачі та потужністю лазерного променя, що розширює можливості керування процесом обробки, але необхідність у стеженні за напрямом руху заготівки відносно променя вимагає ускладнення конструкції відбірника оптичної системи для переміщення відібраної частини променя у відповідне місце відносно зони опромінення. Це є недоліком відомої установки. Задачею заявленої корисної моделі є спрощення конструкції її оптичної системи та її переналагодження при зміні умов опромінення. Ця задача вирішується внаслідок того, що у лазерній установці для опромінення поверхні заготівки, що містить лазер, установлену на його осі оптичну систему з послідовно розташованими в її корпусі елементами: відбірника частини лазерного променя з його периферії та перетворюючої лінзи, а також стіл для розміщення заготівки при обробці, що має привод її переміщення поперек променя, підключений через процесор до виходу вимірника потужності відібраної частини лазерного променя, відбитого на датчик від ділянки поверхні заготівки, яку розташовано безпосередньо перед зоною обробки назустріч руху столу із заготівкою, причому до процесора також підключено блок живлення лазера, як відбірник частини лазерного променя використано лінзу з центральним отвором, діаметр якого менший діаметра променя, і яка може зміщуватися відносно перетворюючої лінзи вздовж її осі, причому датчик вимірювача потужності, виготовлений кільцевим і розбитим на сектори, розташовано на торці корпуса оптичної системи. На фіг. 1 та фіг. 2 зображені схема запропонованої лазерної установки та її вузол. Установка містить лазер 1 з розташованою на осі його променя 2 в корпусі 5 оптичною системою, яка складається із двох лінз: перша за ходом променя 3 має фокусну відстань F3 та отвір на осі діаметром D o ; меншим діаметра променя 55 D , а інша 4 має фокусну відстань F4 та розташована на змінному відстані a від лінзи 3. Корпус 5 на вільному торці має шайбу 6 з отвором для проходження лазерного променя 2, на якій зі сторони заготівки 13 закріплено датчик 7, розділений на сектори 8. Заготівка 13 розташовується на столі 15 з приводом 11. Вхід привода 11 та блока живлення 12 лазера 1 підключено через процесор 10 до виходу вимірювача 9. 14 - периферійний промінь, перетворений лінзами 3 та 4. 1 UA 106618 U Корисна модель працює наступним чином. Для заданих режимів обробки в тому числі діаметра зони опромінення d F4 та вибраної перетворюючої лінзи 4 з фокусною відстанню F4 визначаються умови опромінення, тобто величину зміщення поверхні заготівки з фокальної площі лінзи F4 : F4  d F4  F4  F4 / D (  - кут розбіжності променя, D - його діаметр).  5  Далі вибираються параметри лінзи 3 для відбору частини потужності променя: діаметр центрального отвору в ній Do  D та її фокусну відстань F3 : F3  F34 F  a / F4  F34 , де F34    - фокусна відстань об'єктиву із двох лінз 3 та 4 з відстанню між ними об'єктиву з двох лінз b 34 буде дорівнювати: b 34 10 a . Робоча відстань  F34 1  a    / F3  . На відстані F4  F4 від головної площини лінзи 4 розташовують поверхню заготівки 13, та зміщують лінзу 3 на величину   з штатного її положення a для концентрації периферійної частини променя D  D o в кільце навколо зони опромінення діаметром d к , яке повинне мати розмір dк  d F4  0,3  0,5 мм. Процесор має мати програму підключення до вимірювача 9 тих 15 20 25 30 35 секторів 8 (одного чи двох) з датчика 7, які знаходяться зі сторони подачі заготівки. При зміні напряму переміщення вибираються інші сектори датчика за тією ж умовою. Вимірювач 9 аналізує сигнал, отриманий від цих секторів і, в разі змінення його потужності, що визначає процесор 10, останній видає керуючий сигнал або на корекцію швидкості подачі V приводом 11, або на змінення потужності променя Ρ через блок живлення 12. Таким чином враховується дійсний рівень поглинання ділянки поверхні заготівки перед її опроміненням, тобто поставлена мета досягається, причому із меншими матеріальними та часовим витратами. Джерела інформації: 1. Заявка Японії № 54-18796 В23К 26/00, оп. 13.09.1979 р 2. А.с. 803277 СРСР, В23К 26/00, оп. 1980 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Лазерна установка для опромінення поверхні заготівки, що містить лазер, встановлену на його осі оптичну систему з послідовно розташованими в її корпусі відбірником частини лазерного променя з його периферії та перетворюючою лінзою, а також стіл для розміщення заготівки при обробці, що має привод її переміщення поперек променя, підключений через процесор до виходу вимірника потужності відібраної частини лазерного променя, відбитого на датчик від ділянки поверхні заготівки, яку розташовано безпосередньо перед зоною обробки назустріч руху столу із заготівкою, причому до процесора також підключено блок живлення лазера, яка відрізняється тим, що як відбірник частини лазерного променя використано лінзу з центральним отвором, діаметр якого менший діаметра променя, і яка може зміщуватися відносно перетворюючої лінзи вздовж її осі, а датчик вимірювача потужності, виготовлений кільцевим і розбитим на сектори, розташовано на торці корпуса оптичної системи. 2 UA 106618 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3