Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок

Реферат: Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок виконують шляхом відносного переміщення лінзи та заготовки у відбитому від поверхні заготовки промені видимого діапазону. Лінзу встановлюють криволінійною поверхнею у бік заготовки, яку освітлюють променем видимого діапазону, який спрямовують на криволінійну поверхню лінзи до і після відбиття від поверхні заготовки. UA 88585 U (54) СПОСІБ ПОЗИЦІЮВАННЯ ЛІНЗ ЛАЗЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ УСТАНОВОК UA 88585 U UA 88585 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до технології лазерної обробки та призначена для налаштування оптичних систем лазерних технологічних установок (ЛТУ), зокрема з лазерами на СО 2, для перетворення випромінювання якого використовуються заломлюючі оптичні елементи із непрозорих для видимого світла матеріалів (Ge, CdTe, GaAs та інших). Відомі методи налаштування лінз оптичних систем ЛТУ, виготовлених із прозорого для видимого випромінювання матеріалу (наприклад, КСl, ZnSe для випромінювання СО2 - лазера) ґрунтуються на пропусканні через лінзу в напрямку заготовки пучка світла видимого діапазону від додаткового джерела, аналізу направлення відбитого від її поверхні променя та відносному переміщенні лінзи та заготовки до отримання заданого положення відбитого проміння. При цьому для введення додаткового пучка випромінювання в оптичну систему ЛТУ використовують систему додаткових дзеркал [1] або вводять промінь через 100 % дзеркало СО2 випромінювача [2]. Недоліком відомих способів є низька точність відносного позиціювання лінзи та заготовки через хроматичну і сферичну аберації, що спричиняється відмінністю довжини хвиль випромінювання додаткового та робочого променів, та їх поперечних розмірів. Окрім того, відомі методи не можуть використовуватися при застосуванні в конструкціях СО 2 лазерів металевих дзеркал та в оптичних системах ЛТУ лінз із непрозорих матеріалів (Ge, ZnSe, GaAs та інших). Як прототип вибрано спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують шляхом відносного переміщення лінзи та заготовки у відбитому від поверхні заготовки променя видимого діапазону, що проходить до і після відбиття через тіло лінзи, паралельно її оптичній осі [3]. Недоліком відомого способу є його непридатність для фокусування лінз з непрозорих матеріалів. Задачею корисної моделі є візуалізація, спрощення та підвищення точності процедури позиціювання лінз, виготовлених з непрозорих для видимого світла матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують шляхом відносного переміщення лінзи та заготовки у відбитому від поверхні заготовки промені видимого діапазону, згідно з корисною моделлю, лінзу встановлюють криволінійною поверхнею у бік заготовки, яку освітлюють променем видимого діапазону, що спрямовують на криволінійну поверхню лінзи до і після відбиття від поверхні заготовки. Вирішення поставленої задачі пояснюється тим, що в запропонованій схемі позиціювання процес виконується при використанні зовнішніх ознак оптичного елемента - лінзи, - що дозволяє виготовлювати її з будь-якого матеріалу, в тому числі і з непрозорого у видимому діапазоні. Окрім того, спрощено керування результатом позиціювання шляхом змінення напрямку або нахилу променя видимого діапазону, що дозволяє легко компенсувати розбіжності при перетворенні інфрачервоного випромінювання тілом непрозорої лінзи і відбитті її заломлюючою поверхнею променем видимого діапазону. Це підвищує точність відносного позиціювання. Відмінними ознаками нового рішення є використання зовнішньої заломлюючої поверхні лінзи для відбиття додаткових променів видимого діапазону, які візуалізують процедуру позиціювання, а також застосування подвійного відбиття додаткових променів від поверхні лінзи: до і після відбиття від поверхні заготовки. В запропонованому рішенні відносне позиціювання лінзи та заготовки за допомогою додаткового променя дозволяє врахувати його відмінності від пучка робочого випромінювання на етапі обрання настановних параметрів способу позиціювання, а також оперативно їх корегувати при зміненні умов позиціювання. Такий набір переваг дозволяє вирішити встановлену задачу - візуалізацію, спрощення та підвищення точності процедури позиціювання лінз із непрозорих для видимого світла - внаслідок дій, які суттєво відрізняються від відмінних при знаків відомих методів позиціювання. На кресленні зображена схема способу позиціювання лінз лазерних технологічних установок. Суть способу полягає в наступному: при необхідності відносного розташування лінзи 4, виготовленої із непрозорого для видимого світла матеріалу, на розрахунковій відстані H  F  F від поверхні заготовки, лінзу розташовують криволінійною (сферичною з радіусом R 1 ) поверхнею у бік поверхні заготовки 3 і промінь видимого світла 1 спрямовують на криволінійну поверхню лінзи під кутом 1 в точку на діаметрі лінзи D1  2r1 і таким чином, щоб відбитий від неї промінь 1*1 був спрямований на поверхню заготовки 3 і відбивався в сторону лінзи. Якщо кут падіння променя 11 1 і вибрати рівним: 55  2 1  arctg (2R1  d  H  R1  D1 / 2  2 0.5 ) / D1  2 arcsin(D1 / 2R1 ) , 1 UA 88585 U то відбитий поверхнею 3 заготовки промінь буде симетричним променю поверхні лінзи на відстані 5 1*1 і досягне D1  2r1 . При інших положеннях поверхні заготовки, тобто, якщо H  F  F11 відбитий промінь не буде симетричним тому, що падає на поверхню заготовки 3. Таким чином, при розташуванні фотодатчика навпроти вторинно відбитого променя можна налаштовувати у потрібне положення лінзу відносно поверхні заготовки за появою в апертурі датчика відбитого променя. При зміні умов налаштування, наприклад для H  F1  F22 , подібний (симетричний) хід променя 2 буде при його падінні під кутом  2 в точку лінзи на колі з D 2  2r2 . Якщо в останньому випадку замінити лінзу (радіус її заломлюючої поверхні R 2 та товщина d 2 , то цей промінь буде симетрично відбиватися від лінзи 4 від заготовки, розташованій на відстані H  F2  F23 . Це виключає помилкове використання діаметром 10 лінзи, яка не передбачена режимом опромінення. В наведеній розрахунковій залежності R , де F - фокусна відстань лінзи (для плоско-сферичної лінзи F  n 1 n - показник заломлення матеріалу лінзи), F - задана величина зміщення поверхні з прийняті такі позначення: 15 20 фокальної площі лінзи (розфокусування). Застосування розробленого способу полегшує роботу оператора внаслідок візуалізації процедури позиціювання з її початку, виключення необхідності в оцінці різкості зображення та гарантує підвищення точності налаштування. Бібліографічні дані посилань 1. Патент Японії № 56-119688 В23К 26/02 від 19.09.81 року. 2. Патент Японії № 59-32184 HOIS 3/00 від 21.02.84 року. 3. Патент Японії № 58-154479 В23К 26/00 від 13.09.83 року. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують шляхом відносного переміщення лінзи та заготовки у відбитому від поверхні заготовки промені видимого діапазону, який відрізняється тим, що лінзу встановлюють криволінійною поверхнею у бік заготовки, яку освітлюють променем видимого діапазону, який спрямовують на криволінійну поверхню лінзи до і після відбиття від поверхні заготовки. 2 UA 88585 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