Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок

Реферат: Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок виконують у відбитому від поверхні деталі промені видимого світла шляхом взаємного переміщення лінзи і деталі. Лінзу встановлюють криволінійною поверхнею в сторону поверхні деталі, що освітлюють пучком видимого світла, який направляють на неї після його відбиття криволінійною поверхнею лінзи, а відбитим від деталі пучком освітлюють протилежну сторону лінзи та аналізують відбитий від неї пучок. UA 97742 U (54) СПОСІБ ПОЗИЦІЮВАННЯ ЛІНЗ ЛАЗЕРНИХ ТЕХНОЛОГІЧНИХ УСТАНОВОК UA 97742 U UA 97742 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології лазерної обробки і призначена для налаштування лазерного технологічного обладнання, та може бути використано в конструкціях технологічних установок на СO2 випромінювачах для візуального або автоматичного позиціювання непрозорих для видимого світла лінз. Відомі способи позиціювання лінз лазерних технологічних установок з випромінювачем на СO2 полягають в пропущенні через фокусуючу лінзу пучка світла видимого діапазону, відбитті його від поверхні деталі, спостереженні його положення і взаємному переміщенні лінзи і деталі до отримання заданого положення відбитого променя. При цьому для суміщення осей додаткового пучка видимого світла і випромінювання технологічної установки вводять світло через 100% дзеркало СO2 випромінювача [1]. Недоліком є низька точність фокусування через хроматичну аберацію, викликаної різністю довжин хвиль випромінювання видимого діапазону і далекої інфрачервоної області (випромінювання СO 2 - лазерів). Крім того, відомі способи не підходять при використанні в конструкціях СO 2 - випромінювачів металевих дзеркал і при використанні фокусуючих лінз з непрозорих для видимого світла матеріалів (германія, арсеніду галію, і ін.). Як найближчий аналог вибраний спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують у відбитому від поверхні деталі пучку видимого світла, який проходить до і після відбиття від поверхні деталі через тіло лінзи, паралельно випромінюванню технологічної установки, шляхом взаємного переміщення лінзи і деталі [2]. Недоліком відомого способу являється його нездатність позиціювати лінзи з непрозорих матеріалів. В основу корисної моделі поставлено задачу полегшення і візуалізація процесу позиціювання лінз, виготовлених з непрозорих для видимого світла матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують у відбитому від поверхні деталі промені видимого світла шляхом взаємного переміщення лінзи і деталі, згідно з корисною моделлю лінзу встановлюють криволінійною поверхнею в сторону поверхні деталі, яку освітлюють пучком видимого світла, який направляють на неї після його відбиття криволінійною поверхнею лінзи, а відбитим від деталі пучком освітлюють протилежну сторону лінзи та аналізують відбитий від неї пучок. Досягнення поставленої задачі пояснюється тим, що за запропонованою схемою позиціювання процес здійснюється при використанні зовнішніх ознак фокусуючого елемента лінзи, що надає змогу використовувати його при будь якому матеріалі лінзи, навіть і для непрозорого. Крім того, легка керованість результатом позиціювання при зміні направлення і нахилу видимого променя світла дозволяє легко компенсувати виникаючі розбіжності при фокусуванні ІЧ-випромінювання тілом непрозорої лінзи і відбиттям її поверхні видимого пучка світла, що підвищує точність позиціювання. Відмінними ознакаминового рішення є використання зовнішніх поверхонь заломлюючих фокусуючих елементів для відбиття додаткових видимих пучків світла, візуалізуючих процес позиціювання, а також застосування подвійного відбиття пучків від поверхні лінзи до і після відбиття від деталі. У відомих способах позиціювання дзеркалами такий спосіб використовується, і служить для фокусування додаткових і основних пучків випромінювання одними і тими ж відбитими поверхнями дзеркал. В запропонованому рішенні для фокусування основного випромінювання використовується більш точна і технологічна заломлююча оптика, поверхня якої використовується для дзеркального позиціювання в додаткових видимих пучках. Такий набір прийомів надає можливість досягти поставлену мету - полегшення і візуалізацію позиціювання лінз, виготовлених із непрозорих матеріалів - вагомо відрізняється від відомих методів. На кресленні зображена схема способу позиціювання лінз лазерних технологічних установок. Його суть полягає у наступному. Пучок 1 (для випромінювання СO 2 - лазера невидимого діапазону) необхідно сфокусувати лінзою 2 в зону заданих розмірів, dф , розташовану на відстані Η = F± ΔF від головної площини лінзи. Для цього лінзу 2, виготовлену з непрозорого для видимого світла матеріалу (наприклад, GaAs, ZnSe або Ge), розташовують криволінійною (сферичною) поверхнею 3 в сторону поверхні деталі 4. Пучок видимого світла 5 направляють на криволінійну поверхню лінзи під кутом а в точку, розташовану на діаметрі лінзи D таким чином, щоб відбитий від поверхні лінзи промінь 6 направлявся на поверхню деталі 4 і відбивався в сторону лінзи. Вдруге відбитий поверхнею лінзи 2 промінь 7 аналізують, і за його положенням і напрямком розповсюдження оцінюють ступінь відносного позиціювання лінзи і поверхні деталі. Так як показники заломлення матеріалів лінзи і деталі значно більше показника заломлення повітряного середовища, при будь яких кутах падіння пучка світла на лінзу і деталь майже вся його енергія буде відбиватись, а це означає, що втрати енергії променя при процесі 1 UA 97742 U 5 позиціювання лінзи будуть незначними. Для отримання заданого ефекту позиціювання при реалізації обраного шляху відбитих променів, необхідно встановити кут нахилу променя 5 і діаметр D його зустрічі з поверхнею лінзи, виходячи з потрібного положення деталі і лінзи (відстань Н), радіуса кривизни поверхні останньої R, її товщини d, при показнику переломлення матеріалу лінзи n: 1     2R  d  F  F  R 2  D 2  2    2              arctg   2 arcsin D 2 R , D           де: F - фокусна відстань лінзи (для плоско-сферичної тонкої лінзи) F  R n  1 ; 10 15 20 F - величина зміщення поверхні деталі з горловини каустики променя ("-" - в бік збільшення F; "+" - до лінзи). При такому поєднанні параметрів , D і характеристик лінзи, відбитий від поверхні лінзи промінь 7 буде направлений також під кутом  і відіб'ється від точки, розташованої на діаметрі D. Це використовується для візуального оцінювання ступеню процесу позиціювання, або для його автоматизації шляхом встановлення в даному напрямку світлочутливого прибору. Застосування запропонованого способу полегшує роботу оператора, візуалізує позиціювання лінз з непрозорих матеріалів, що надасть змогу підвищити точність результатів обробки. Джерела інформації: 1. Пат. Японії № 59-32184, HOIS 3/00 21.02.84 p. 2. Laser processing head ВАК 4. Catalogue Lasag - the company brochure. 2008, - P-4. (www//lasers@lasag.ch). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб позиціювання лінз лазерних технологічних установок, який виконують у відбитому від поверхні деталі промені видимого світла шляхом взаємного переміщення лінзи і деталі, який відрізняється тим, що лінзу встановлюють криволінійною поверхнею в сторону поверхні деталі, що освітлюють пучком видимого світла, який направляють на неї після його відбиття криволінійною поверхнею лінзи, а відбитим від деталі пучком освітлюють протилежну сторону лінзи та аналізують відбитий від неї пучок. 2 UA 97742 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3