Пикосекундная система для лазерной микрообработки Duo MASTER

  • Тип лазера: DPSS, Nd:YVO4
  • Длительность импульса: < 13 пс
  • Диапазон перемещений столика: (XYZ) 600×400×100 мм + (XY) 150×150 мм + R/T

Производитель ELAS

Описание
Характеристики
Основные параметры
  • Тип лазера:
    DPSS, Nd:YVO4
  • Длительность импульса:
    < 13 пс
  • Диапазон перемещений столика:
    XYZ: 600×400×100 мм +
    XY: 150×150 мм + R/T

Описание

Пикосекундная система Duo MASTER вобрала в себя многолетний опыт производства станций для лазерной микрообработки. Высокая точность лазерной обработки достигается за счет использования ультракоротких импульсов, высокоточной системы позиционирования и самой современной оптики. Возможность контроля параметров лазерного излучения и выбора до трех длин волн гарантирует превосходную производительность системы Duo MASTER как для промышленных, так и для научных применений.

Отличительные особенности

  • Использование пикосекундного DPSS лазера Atlantic нового поколения
  • Возможность использования до трех длин волн: 1064 нм, 532 нм, 355 нм
  • Пять осей позиционирования, установленных на прочном гранитном основании
  • Высококачественная оптика
  • Цифровые гальвано-сканеры
  • Интеллектуальное программное обеспечение

Система Duo MASTER изначально была представлена для исследовательских задач в области лазерной обработки и мелкосерийного производства. Данная рабочая станция использует компоненты только от передовых производителей. Данная система оснащена DPSS лазером нового поколения серии Atlantic, высокоточным XYZ предметным столиком, а также дополнительно может комплектоваться оборудованием, необходимым для Вашего конкретного применения. Объединение нескольких длин волн, система визуализации, синхронный контроль перемещения предметных столиков и гальвано-сканеров позволяют использовать данную систему практически для любого применения

Лазер

В системе Duo MASTER  используются промышленные лазеры Atlantic, которые представляют собой новое поколение DPSS пикосекундных лазеров с выходной мощностью до 60 Вт с длиной волны генерации 1064 нм. Имея длительность импульса порядка 13 пс, данные лазеры обеспечивают минимальное термическое воздействие на обрабатываемый материал. Современный дизайн, совместно с использованием осциллятора с волоконным выходом, обеспечивает превосходное качество выходных параметров: М2 < 1.3, отклонение энергии импульса < 1.5 %. При частоте следования импульсов в 1 МГц, данный лазер является хорошим выбором для систем обработки промышленных материалов.

Тип лазера DPSS, Nd:YVO4
Длина волны излучения 1064 нм, 532 нм, 355 нм
Максимальная средняя мощность (при 200 кГц) 20 Вт на 1064 нм
12 Вт на 532 нм
6 Вт на 355 нм
Номинальная средняя мощность (при 200 кГц) 8 Вт на 532 нм
4 Вт на 355 нм
Частота следования импульсов 200 – 1000 кГц
Длительность импульса < 13 пс
Качество лазерного пучка M2 < 1.3

Система мониторинга и модуляции лазерной мощности:

  • Данная система представляет собой 2-ступенчатую систему модуляции – внутренняя модуляция лазерной мощности осуществляется за счет встроенного селектора импульсов. Мощность лазерного излучения может регулироваться оператором вручную через панель управления или через программное обеспечение за счет задания единичных команд в общий алгоритм обработки
  • Все генераторы гармоник оснащены двухуровневыми внешними аттенюаторами, оптимизированными для конкретной длины волны. Все аттенюаторы контролируются через программное обеспечение и позволяют производить линейное ослабление мощности лазерного излучения

Оптико-механическая система переноса излучения

Оптическая подсистема разработана таким образом, что предотвращает попадание пыли внутрь системы и ее осаждение на оптических компонентах. Все оптические пути полностью экранированы и внутри, с помощью насоса, специально поддерживается давление выше атмосферного. Специальные зеркала установлены в держатели, разработанные компанией ELAS, которые обеспечивают стабильность работы и минимальные затраты на юстировку. Все оптические компоненты тщательно проверяются на отсутствие дефектов, которые бы могли вызвать значительный спад в производительности системы в целом.

Доступны следующие типы систем переноса:

Длина волны Первичная система Вторичная система
2-ая гармоника (532 нм) Перенос на: Гальвано-сканер
Размер фокусируемого пучка ≤ 12 мкм
3-я гармоника (355 нм) Перенос на: Гальвано-сканер Объектив
Размер фокусируемого пучка ≤ 10 мкм ≤ 3 мкм

Гальвано-сканер

Гальвано-сканерДля высокоточной обработки и тонкой гравировки система Duo MASTER  оснащена двухзеркальным XY сканером для точного наведения лазерного луча на обрабатываемую поверхность. Благодаря небольшим габаритам и весу данных зеркал возможна эффективная микрообработка.

Данный сканер представляет собой единый прочный корпус и настраивается совместно с системой переноса излучения, что гарантирует высокую механическую и термическую устойчивость и стабильность. Также доступен широкий выбор оптических компонентов для получения необходимого фокусного расстояния, площади обработки и длины волны.

Тип Параметр Значение
Тип 1 (для 532 нм) Входная апертура 14 мм
Максимальная область обработки 35 × 35 мм2
Рабочее расстояние 100 мм
Выходной диаметр луча ≈ 12 мкм при входном диаметре 6 мм
Изменение диаметра пучка при сканировании < 16 %
Тип 2 (для 355 нм) Входная апертура 14 мм
Максимальная область обработки 35 × 35 мм2
Рабочее расстояние 100 мм
Выходной диаметр луча ≈ 10 мкм при входном диаметре 6 мм
Изменение диаметра пучка при сканировании < 12 %

Система позиционирования

система позиционированияОсобенность данного узла заключается в том, что высокая точность позиционирования достигается во всем рабочем диапазоне, а не на одном конкретном участке. За счет использования алгоритмов динамической коррекции положения с помощью системы визуализации возможно получить точность обработки вплоть до ±250 нм при площади сканирования до 5 × 5 мм2. Это особенно важно для тех применений микрообработки, которые требуют точности до долей микрометров.

Для того чтобы достичь максимально возможной точности позиционирования, CNC система позиционирования синхронизируется с помощью аналогового или цифрового декодера  гальвано-сканера, обеспечивая максимально быструю скорость лазерной обработки. Пространственное наложение рабочих полей объективов с фиксированным фокусным расстоянием и f-θ объективов позволяет производить комплексную обработку материалов, использую различные длины волн. Максимальный диапазон автоматического перемещения образца без необходимости репозиционирования может достигать 150 × 150 мм. Для обработки в большей области используется технология программного сшивания, обеспечивающая точность до 5 мкм.

Тип перемещения Ось X Ось Y Ось Z R (вращение) T (наклон)
Диапазон перемещений 600 мм 400 мм 100 мм ± 360° ± 30°
Скорость перемещения 1000 мм/с 1000 мм/с 200 мм/с 50°/с 25°/с
Разрешение 5 нм 5 нм 10 нм 4.5 угл. сек. 4.5 угл. сек.
Точность* ± 1 мкм ± 1 мкм ± 1 мкм 0.6 угл. мин. 0.6 угл. мин.
Воспроизводимость* ± 0.5 мкм ± 0.5 мкм ± 0.5 мкм 0.3 угл. мин. 0.3 угл. мин.

*Для получения указанных параметров температура окружающей среды должна поддерживаться с точностью ±0.25 °C/24 часа в диапазоне температур 18 – 23 °C

Интеллектуальное программное обеспечение

Программное обеспечение для управления параметрами микрообработкиДанное программное обеспечение предоставляет возможность полного управления всеми важными параметрами лазерной микрообработки: энергия лазерного излучения, плотность импульсов, скорость сканирования и т.д. Также, благодаря простому пользовательскому интерфейсу, доступно многозадачное программирование.

Дополнительная периферийная система позволяет наблюдать за поверхностью обрабатываемого материала, контролировать энергию в режиме реального времени и производить периодическую самокалибровку для полной автоматизации процессов микрообработки.

Отличительные особенности:

  • Таблица с алгоритмами на основе скриптов, позволяющая с легкостью выбирать/редактировать необходимые параметры
  • Возможность создания 3D-маршрута для предпросмотра обработки
  • Контроль системы позиционирования по 5 осям
  • Поддержка форматов данных .bmp, .plt, .dxf, .stl, .step
  • Отображение текущего положения
  • Возможность увеличения, вращения и перемещения выбранной области
  • Простые алгоритмы обработки и математические команды

Система Duo MASTER оснащена графическим пользовательским интерфейсом (GUI) с различными уровнями доступа: оператор – ограниченный доступ; администратор – расширенный доступ; сервис – неограниченный доступ к возможностям изменения конфигурации всей системы. Полное управление системой осуществляется с помощью монитора с сенсорным экраном, что обеспечивает простоту и удобство работы. Данная рабочая станция может быть подключена через Ethernet кабель для удаленного управления и обслуживания.

Тип управляющего компьютера Промышленный
Дисплей LCD (сенсорный экран с GUI)
Программное обеспечение CAM – специализированное для лазерной микрообработки
Контролируемые параметры Управление и контроль параметров встроенного лазера
Модуляция мощности встроенного лазера
Выбор типа следования импульсов
Управление системой позиционирования
Управление гальвано-сканером
Система управления машинным зрением
Управление периферийным устройством
Тип соединения USB, Ethernet

Автоматизированная система машинного зрения и автофокусировки

Система автофокусировкиМодуль автоматизированного машинного зрения представляет собой систему захвата изображения с высоким разрешением для предоставления наибольшей информации.

Данная система включает в себя:

  • ПЗС-камеру с разрешением в 1.3 Мп
  • Микроскоп высокого разрешения с полем зрения 2.4 × 1.8 мкм
  • Встроенный коаксиальный LED осветитель высокой яркости
  • Внешний LED осветитель для отображения выпуклых поверхностей
  • Оптические фильтры для защиты камеры от лазерного излучения

Второй модуль машинного зрения можно применять для захвата изображения через гальвано-сканер.

Данный модуль встроен в интеллектуальное программное обеспечение с помощью Vision LT плагина. Это позволяет обнаруживать границы обрабатываемых материалов или определенные метки в автоматическом режиме и при необходимости производить быструю подстройку маршрута сканирования с точностью ± 1 мкм в режиме реального времени. Также данное ПО позволяет производить ручную подстройку обрабатываемых деталей с помощью виртуального джойстика.

Работа системы автофокусировки основана на использовании алгоритмов обработки цифровых изображений, поступающих от системы машинного зрения. Правильное положение фокальной плоскости определяется за счет динамических измерений контраста получаемых изображений. Это дает возможность достичь точности положения ≤ 2 мкм для объективов с фиксированным фокусным расстоянием и ≤ 10 мкм для объективов, фокусирующихся с помощью гальвано-сканера.

Система отвода пыли и паров воды

Все рабочие станции серии Duo MASTER оснащены специальной системой отвода частиц пыли и паров воды, обеспечивая удаление частиц материала во время лазерной микрообработки. Положение вытяжного шланга данной системы может регулироваться конечным пользователем. Данная система экстракции частиц может быть подключена к внутреннему устройству с фильтрами компании ELAS или же может быть подключена к внешней вытяжной системе здания.

Требования для внешней вытяжной системы:

  • Номинальная производительность: 200 м3/ч при давлении 3.3 кПа
  • Тип соединения: труба с внешним диаметром 60 мм

Система отвода пыли и паров воды

Компоненты лазерной системы

Внутренний вакуумный генератор

Вакуумный генератор Вакуумирование 6 м3/ч, 150 мбар
Количество портов 2
Управление Ручное и автоматическое
Напряжение питания 230 В переменного тока
Потребляемая мощность 400 Вт

Вакуумный держатель образцов

Держатель образцовСистема может поставляться с интегрированным вакуумным держателем образцов размерами до 200×200 мм (оговаривается пользователем). Держатель совместим с внутренним или отдельным вакуумным генератором через стандартной фитинговое соединение под трубку с внешним диаметром 8 мм.

Система безопасности

Рабочая станция Duo MASTER – это автономная станция лазерной микрообработки, оснащенная защитным ограждением класса 1 от лазерного излучения. Все снимаемые и открываемые панели и двери оснащены защитными предохранителями, срабатывание которых мгновенно останавливает работу лазера, защищая оператора. Также данное защитное ограждение оснащено другим типом предохранителей, которые периодически проверяют статус важных функциональных узлов и мгновенно прекращают работу всей системы в случае, если неправильная работа какого-либо из узлов может привести к опасным повреждениям оператора. Все окна, через которые можно наблюдать воздействие лазерного излучения на обрабатываемые материалы, оснащены специальными фильтрами, способными ослабить лазерное излучение до безопасного уровня.

Требования по эксплуатации

Напряжение питания 240 В переменного тока, 50 – 60 Гц
Энергопотребление < 5 кВт
Рабочая температура Постоянная с точностью ±1 °C в диапазоне 18 – 27 °C
Температура хранения 5 – 40 °C
Относительная влажность воздуха 50 – 60%
Тип использования Только внутри помещения