Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Czym jest i jak działa Z-Dynamiczne

Jednym z kluczowych aspektów manipulowania wiązką laserową jest kontrola punktu skupienia. Kontrola ta może zostać zapewniona poprzez wykorzystanie różnych soczewek, pozwalając na dopasowanie wiązki do specyficznych wymagań danego zastosowania.

Soczewki optyczne są podstawą manipulowania wiązką laserową. Mogą one zwężać lub rozszerzać wiązkę, wpływając bezpośrednio na punkt skupienia.

Jedną z najskuteczniejszych technik zmiany punktu skupienia wiązki laserowej jest połączenie różnych soczewek, takich jak soczewki wklęsłe i wypukłe

Soczewki wypukłe zostały zaprojektowane do zwężania wiązki, soczewki wklęsłe natomiast działają w przeciwny sposób, rozpraszając ją.

Opracowane przez Snelliusa prawo załamania światła opisuje zachowanie światła biegnącego przez ośrodki o różnych współczynnikach załamania.

Legge-di-Snell-2_PL Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Prawo to jest podstawą zrozumienia, w jaki sposób soczewki mogą skupiać lub rozpraszać wiązkę laserową.

Kiedy światło przechodzi przez soczewkę skupiającą, jego promienie skupiają się w ognisku. Soczewka rozpraszająca przeciwnie – powoduje rozproszenie promieni, a źródłem światła jest ognisko pozorne.

Zależność matematyczna powiązana z tworzeniem obrazu za pomocą soczewki podkreśla związek pomiędzy prawem Snella a właściwościami optycznymi soczewek:

image-13 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Połączenie soczewek zapewnia syntezę mocy ogniskowania, pozwalając na uzyskanie precyzyjnych ognisk oraz na ich regulację.

Lenti-concave-e-convesse_PL-1024x249 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Przy zastosowaniu trzech soczewek możliwe jest obliczenie całościowej odległości ogniskowej dla układu soczewek, stosując wzór na sumę wzajemną ogniskowej.

Wzór ten jest następujący:

image-9 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

W bardziej złożonych zastosowaniach można dopasować kombinację soczewek, umożliwiając zmianę ogniska nawet w przypadku znacznych odległości.

Immagine3 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Estremo-destro_PL Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Parametry takie jak jakość plamki, jej kształt, M2 i MTF są kluczowymi parametrami w ocenie wydajności i niezawodności zaprojektowanego układu optycznego. Zoptymalizowanie tych aspektów jest podstawą do zapewnienia wyników o wysokiej precyzji zgodnych z zaawansowanymi zastosowaniami lasera.

  • Najwyższa jakość plamki charakteryzuje się regularnym i skupionym profilem intensywności.
Immagine5 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
  • Kształt plamki odnosi się do geometrii powierzchni oświetlonej światłem laserowym. W wielu zastosowaniach, aby zapewnić oczekiwane wyniki, dąży się do uzyskania jak najbardziej symetrycznej i jednorodnej plamki.
  • W szerokim świecie optyki i fizyki cząstek elementarnych kształt plamki laserowej odgrywa kluczową rolę w zastosowaniach praktycznych, od przemysłu aż po badania naukowe. Plamki te opisywane są często za pomocą rozkładów Gaussa.

Funkcja Gaussa, matematycznie wyrażana często pod postacią:

image-10 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

gdzie A to wartość maksymalna, μ wartość średnia, a σ to standardowe odchylenie, opisuje dokładnie zasadę dystrybucji energii w przestrzeni.

Równanie w formie histogramu Gaussa pozwala na obliczenie wartości f(x) dla każdego punktu w przestrzeni, oferując kompletny matematyczny opis plamki laserowej. Całkowanie równania dla całej przestrzeni pozwala na obliczenie energii całkowitej.

image-2 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Krzywa Gaussa charakteryzuje się następującymi właściwościami:

  • Symetria: Krzywa Gaussa jest symetryczna w odniesieniu do wartości średniej μ, co oznacza, że dystrybucja po prawej i lewej stronie punktu szczytowego jest taka sama.
  • Strefa pod krzywą: Strefa pod krzywą Gaussa jest proporcjonalna do całkowitej energii plamki.
Immagine6 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
  • Parametr , lub czynnik jakości wiązki, jest wskaźnikiem jakości wiązki laserowej. Oblicza on odległość profilu wiązki od wiązki idealnej według krzywej Gaussa. Wartość M² wynosząca 1 oznacza, że wiązka doskonale odpowiada krzywej Gaussa. Wyższe wartości oznaczają odchylenie od modelu idealnego. Czynnik M² jest szczególnie istotny, kiedy brane pod uwagę są możliwości przesyłu wiązki na duże odległości lub kiedy kluczowa jest precyzyjna kolimacja.
  • Modulowana funkcja przenoszenia (MTF) jest wskaźnikiem zdolności systemu optycznego do odtwarzania szczegółów obrazu.
image-4 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Ograniczenia i rozwiązania w znakowaniu/grawerowaniu 3D

Znakowanie/grawerowanie na trójwymiarowych ciałach stałych wiąże się z dwoma ograniczeniami:

Pierwsze to ograniczenie fizyczne wynikające z kąta padania promienia laserowego. Padający pionowo promień lasera charakteryzuje się okrągłą plamką o maksymalnej ilości energii, a w konsekwencji o maksymalnej możliwości wnikania do materiału; oddalanie się od takiej prostopadłości powoduje zmianę kształtu plamki na coraz bardziej eliptyczny, redukując gęstość energii, a co za tym idzie możliwość wnikania do materiału.

Immagine9 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Immagine10 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Drugim ograniczeniem jest ograniczenie mechaniczne spowodowane maksymalnym możliwym skokiem Z-Dynamicznego. Skok taki zależy od używanego projektu optycznego i przyjmuje generalnie wartości 35/40mm.

image-5 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

W zależności od przypadku ograniczenia takie można czasem obejść na przykład poprzez zastosowanie wrzeciona do znakowania/grawerowania całych powierzchni cylindrycznych:

Immagine13 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Immagine12 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Wrapping i Projection oraz Przykład znakowania 3D

Opracowaliśmy technologie, które pozwalają nam na zachowanie najwyższej precyzji geometrycznej znakowania lub grawerowania nawet na najbardziej złożonych powierzchniach.

Poza zwyczajny płaskim odwzorowaniem jesteśmy w stanie nanieść każdą płaską grafikę na dowolny obiekt trójwymiarowy, uzyskując w ten sposób wyniki charakteryzujące się ekstremalną wiernością geometryczną w stosunku do założeń projektowych, wykonując w ten sposób znakowanie/grawerowanie pozbawione deformacji geometrycznych.

Taki złożony rodzaj znakowania/grawerowania jest możliwy dzięki wspólnemu zastosowaniu dwóch różnych technologii:

  • Wrapping 3D, który pozwala na znakowanie doskonałych pod kątem geometrii trójwymiarowych rysunków
  • Z-Dinamiczne, które pozwala na zachowanie parametrów ogniska w każdym z punktów omawianej powierzchni.

Poniżej kilka przykładów znakowania 3D:

Przykłady porównania płaskiego nanoszenia i zawijania obrazu kratki na powierzchni stożkowej:

Immagine19 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Kratka naniesiona przez zawijanie obrazu
Immagine20 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Kratka naniesiona przez płaskie nanoszenie obrazu
Immagine21 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Porównanie geometrii kratki naniesionej przez zawijanie obrazu i kratki naniesionej przez płaskie nanoszenie obrazu

Przykład znakowania na powierzchni półkulistej:ù

image-9 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Przykład de-paintingu 3D na feldze samochodowej:

image-10 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Immagine23-1 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Przykład grawerowania 3D tekstur i napisów wewnątrz formy do butelek:

Immagine25 Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii
Autor

Santo Mario Esposito

Inżynier systemów mechanicznych

Autor

Santo Mario Esposito

Inżynier systemów mechanicznych

Znakowanie Laserowe 3DMity i sekrety tej technologii

Chcesz poznać rozwiązania LASIT dla Twojego sektora?

Poproś o darmową konsultację. Nasz ekspert pozostaje w gotowości, aby odpowiedzieć na Twoje pytania i pomóc Ci w znalezieniu najlepszych rozwiązań odpowiadających Twoim wymaganiom.
Przesyłając ten formularz, akceptujesz naszą politykę prywatności.

Świat laserów stale się rozwija.

Nie przegap najnowszych wiadomości ze swojej branży.