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如何直接检测焦点位置的激光光束?

-----定量测量焦点位置光斑尺寸、能量分布等



摘要:在激光加工领域,如果可以直接知道焦点位置的激光光束的光斑尺寸、能量分布等参数,对我们提高加工设备的生产以及材料加工的效率具有直接性的质的提升。以激光切割为例,众所周知,影响切割质量主要来自九个因素:切割表面粗糙度、切割边缘垂直度、切割宽度、纹路、毛刺、材料沉积、凹陷和腐蚀、热影响区域以及变形。而这些因素直接是由切割位置(焦点位置)的光斑尺寸和光束的能量分布决定的,如果不能直接定量性的知道焦点位置的光斑尺寸和能量分布,往往很难准确的找到真正的问题原因,对设备的生产效率以及售后安装和技术支持带来非常大的阻碍。


一、主流方法概述

目前,在激光加工领域,主要有三种检测和测量焦点位置光束的方法:

1.传统的间接测量方法,比如灼烧法、利用感光材料测量不同的位置光斑大小。但是这些方法只能间接的知道焦点位置的光斑大小(不能定量性的知道焦点位置的光斑大小),而且不能知道焦点位置的能量分布。

利用这种方法,生产商只能通过不断的切割或者焊接出样品,利用成形的样品来判断好坏。这种笨拙且高工作量的方法大大延长了生产时间以及售后技术支持时间。

2.利用金属探针的方法直接测量焦点光束。这种方法可以直接测量出焦点位置的光斑尺寸和能量分布,但主要的问题是成本过高(40~50万人民币以上),往往只有一些大公司才能负担的起这种投入成本。

3.利用相机式的光束分析仪直接测量焦点光束。以前该方法的瓶颈主要在于其很难测量高功率的激光光束,所以一直没有普及到激光加工领域中。近期德国Cinogy公司(中国地区独家授权代理商:上海送彩金的娱乐平台光电设备有限公司)针对这一困难,推出了专门用于进行聚焦光束光斑测量的一款聚焦光束分析仪--- HP-FBP-fix。下面我们就详细介绍一下德国CINOGY公司这一款针对加工领域(切割、焊接)的高功率聚焦光束分析仪。


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聚焦光束分析仪--- HP-FBP-fix

 
二、CINOGY聚焦光束分析仪HP-FBP-fix的主要功能及特点

1、可以定量测量焦点位置的光斑尺寸、能量分布

HP-FBP-fix利用高精度、高响应速度的相机直接测量激光光束,然后通过RayCi分析软件直接计算出激光光束的光斑尺寸、能量分布等。(软件测量界面如下)


如何直接检测焦点位置的激光光束2.jpg
焦点位置的光斑尺寸、椭圆度、二维/三维能量分布等


2、可以定量测量焦点附近位置的光束情况,并且在焦点位置未知的情况下可以准确测量出焦点的位置。

由于HP-FBP-fix是定点测量的,在测量时,我们可以沿光轴方向(Z轴)移动聚焦光束分析仪。这样我们就可以准确知道每个测量位置的光束光斑尺寸、能量分布等,并且可以准确确定焦点的位置。(如下图)

如何直接检测焦点位置的激光光束3.jpg

每个测量位置的测量参数(尺寸、能量分布等)

3、测量功率高达1KW。

4、体积小(98mm x 98mm x 65mm),易于测量并且方便售后工程师带出给客户安装设备和做售后检测。

5、成本低(探针方式成本的1/3 ~ 1/2)。


三、整套解决方案

Cinogy聚焦光束分析仪整套解决方案包括,HP-FBP-fix光束分析仪,Z轴电动导轨,测量及控制软件。具体可以向上海送彩金的娱乐平台光电设备有限公司进行咨询。


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FBP-FBP-fix带Z轴导轨