PL228001B1

PL228001B1 - Układ odchylania wiazki promieniowania optycznego oraz urzadzenie zawierajace ten układ

Info

Publication number: PL228001B1
Application number: PL412361A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Pluciński; Jerzy Plucinski; Tomasz Bloch
Original assignee: Tomasz Bloch
Priority date: 2015-05-19
Filing date: 2015-05-19
Publication date: 2018-02-28
Also published as: US20180136458A1; EP3298451A1; WO2016185354A1; PL412361A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ odchylania wiązki promieniowania optycznego oraz urządzenie zawierające ten układ, zwłaszcza urządzenie do skanowania wiązką laserową elementów roboczych, urządzenie do obróbki przedmiotów roboczych i drukarka 3D.

Tego rodzaju układy odchylania wiązki promieniowania optycznego oraz urządzenia wykorzystujące taki układ do skanowania wiązką promieniowania optycznego przedmiotów roboczych znane są ze stanu techniki. Mają one wiele zastosowań np. do drukowania optycznego w druk arkach laserowych bądź do skanowania kodów kreskowych. W takich układach stosowane są często wirujące elementy optyczne w postaci zwierciadeł obrotowych.

Inne rozwiązanie przedstawiono np. w patencie U.S. 2,692,370, gdzie używany jest galwanometryczny układ zwierciadeł skanujących. Celem takich układów optycznych jest umożliwienie skanowania wiązką promieniowania optycznego w zadanym obszarze.

Patent US 5521740 A ujawnia skaner rezonansowy, który może poruszać zwierciadło przy zredukowanym poziomie sił wibracyjnych. W tym celu wykorzystywane są sprężyny piórowe utrzymujące ramę skanera rezonansowego.

W patencie U.S. 3,750,189 zaproponowano układ optyczny umożliwiający skanowanie wiązką promieniowania optycznego, wykorzystujący element obrotowy w postaci graniastosłupa foremnego o lustrzanych ściankach o zwiększonej tolerancji wykonania poprzez zastosowanie soczewek cylindrycznych lub toroidalnych. Ten układ zawiera więc urządzenie, które jest przewidziane do odchylania wejściowej wiązki promieniowania optycznego w taki sposób, że wyjściowa wiązka promieniowania optycznego może być odchylana w zakresie pierwszego kąta. Dlatego też ten dokument został przyjęty jako najbliższy stan techniki.

W patencie US 6693255 B2 przedstawiono urządzenie do czyszczenia powierzchni materiałów metodą ablacji wywoływanej wiązką z impulsowego lasera CO₂. Urządzenie to w postaci ręcznej głowicy czyszczącej zawiera laser oraz zwierciadła kierujące wiązkę lasera na obrabiany obiekt.

W patencie US 5751436 A przedstawiono układy do laserowego grawerowania obiektów. Układy te w różnych kombinacjach zawierają stoliki przesuwne X lub XY, stolik obrotowy oraz elementy do skanowania wiązką laserową takie jak wirujące pryzmaty, skaner galwanometryczny i wirujące zwierciadło w postaci graniastosłupa foremnego.

W patencie US 5597589 A przedstawiono układ do selektywnego spiekania warstwy proszku do wytwarzania części wykonanych z wielu pojedynczych warstw spiekanych. Układ ten wykorzystuje skaner galwanometryczny do skanowania wiązką laserową na powierzchni spiekanego proszku i służy do drukowania obiektów 3D.

Układy optyczne w tych znanych rozwiązaniach nie umożliwiają jednak szybkiego skanowania wiązką promieniowania optycznego w różnych płaszczyznach, tzn. umożliwiają jedynie szybkie odch ylanie wiązki promieniowania optycznego w jednej płaszczyźnie poprzez zwierciadła albo inne elementy odbijające bądź odchylające elementów obracających się bądź wirujących lub rezonansowo odch ylanych wokół osi obrotu niezmieniającej swojego położenia w przestrzeni, lub wolne odchylanie wiązki promieniowania optycznego w różnych płaszczyznach przez galwanometryczny układ zwierciadeł skanujących. Przy czym poprzez skanowanie szybkie rozumie się kątową prędkość skanowania nie mniejszą niż 1500 rad/s, a poprzez skanowanie wolne rozumie się kątową prędkość skanowania mniejszą niż 1500 rad/s.

Problemem stwarzającym ograniczenia przy zmianie kierunku osi obrotu wirujących elementów odbijających jest tzw. efekt żyroskopowy, polegający na zachowaniu przestrzennej orientacji osi obrotu wirującego obiektu względem inercyjnego układu odniesienia. Efekt żyroskopowy wynika z zasady zachowania momentu pędu. Wymuszenie zmiany ukierunkowania osi obrotu wymaga przyłożenia względnie dużego momentu siły i ze względu na stosunkowo duży moment bezwładności układu nie może być jako takie zastosowane do zmiany kierunku osi obrotu elementów odchylających wirujących z dużą prędkością obrotową. Rozwiązanie tego problemu zaproponowano poprzez zastosowanie zgodnego z wynalazkiem układu odchylania wiązki promieniowania optycznego oraz urządzenia zawierającego ten układ.

Zgodny z wynalazkiem układ odchylania wiązki promieniowania optycznego charakteryzuje się tym, że ten układ odchylania wiązki promieniowania optycznego zawiera drugie urządzenie, które jest przewidziane do zmiany płaszczyzny odchylania wyjściowej wiązki promieniowania optycznego o dr ugi kąt, przy czym po zmianie płaszczyzny odchylania o drugi kąt, wyjściowa wiązka promieniowania

PL 228 001 B1 optycznego może być odchylana w drugiej płaszczyźnie, różnej od pierwszej płaszczyzny, przy czym pierwsze urządzenie zawiera co najmniej jeden element odchylający.

W niniejszym opisie pojęcie „wejściowa wiązka promieniowania optycznego” należy rozumieć jako wiązka promieniowania optycznego przed odbiciem od elementu odchylającego usytuowanego na powierzchni zewnętrznej pierwszego urządzenia odchylającego, a pojęcie „wyjściowa wiązka promieniowania optycznego” należy rozumieć jako wiązka promieniowania optycznego po odbiciu od elementu odchylającego usytuowanego na powierzchni zewnętrznej pierwszego urządzenia odchylającego, niezależnie od tego, w jakiej płaszczyźnie znajdują się dane wiązki promieniowania optycznego.

Zmiana położenia drugiej płaszczyzny odchylania względem pierwszej płaszczyzny odchylania może nastąpić poprzez obrót drugiego urządzenia wraz z elementem odchylającym względem pierwszej osi obrotu. Element zwierciadlany może być usytuowany jako oddalony od pierwszej osi obrotu.

Układ odchylania wiązki promieniowania optycznego może zawierać element obrotowy korzystnie typu foremnego z wieloma elementami odchylającymi usytuowanymi na jego powierzchni zewnętrznej, przy czym druga oś obrotu elementu obrotowego jest zasadniczo równoległa do pierwszej osi obrotu drugiego urządzenia.

Element obrotowy jest korzystnie wykonany z dużą dokładnością, gdzie tolerancje nachylenia fasetek nie przekraczają wartości +/- 9 arc sekund kątowych. Element obrotowy jest korzystnie napędzany silnikiem elektrycznym z prędkością obrotową w zakresie od 10 rad/s do 6500 rad/s, korzystnie od 1000 rad/s do 4200 rad/s, a najbardziej korzystnie z prędkością obrotową od 1500 rad/s do 2600 rad/s. Liczba fasetek elementu obrotowego wynosi od 3 do 60. korzystnie od 10 do 30, a najbardziej korzystnie od 15 do 25.

W innej postaci wykonania element odchylający może być poruszany poprzez układ rez onansowy.

Korzystnie, wyjściowa wiązka promieniowania optycznego może zostać skierowana na układ zwierciadeł skanera galwanometrycznego przez element odchylający, przy czym przed wejściem wyjściowej wiązki promieniowania optycznego na układ zwierciadeł skanera galwanometrycznego, oś wyjściowej wiązki promieniowania optycznego zasadniczo pokrywa się z pierwszą osią obrotu, a po wyjściu ze skanera galwanometrycznego, wyjściowa wiązka promieniowania optycznego może zostać skierowana na obiektyw typu f-theta.

Układ odchylania wiązki promieniowania optycznego może być poruszany w trzeciej płaszczyźnie, zasadniczo równoległej do płaszczyzny roboczej. Ruch układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w trzeciej płaszczyźnie jest zapewniony poprzez układ prowadnic utrzymujących układ odchylania wiązki promieniowania optycznego, ruchomych w trzeciej płaszczyźnie.

Wejściowa wiązka promieniowania optycznego przed odbiciem od elementu odchylające go może przechodzić przez pierwszy układ optyczny zmniejszający średnicę wiązki promieniowania optycznego, a po odbiciu od elementu odchylającego, jako wyjściowa wiązka promieniowania optycznego może przechodzić przez drugi układ optyczny zwiększający średnicę wiązki promieniowania optycznego.

Korzystnie, układ odchylania wiązki promieniowania optycznego zawiera źródło modulowanego promieniowania optycznego, przy czym generowana przez to źródło wiązka modulowanego promieniowania optycznego jest prowadzona wzdłuż pierwszej osi obrotu drugiego urządzenia.

Korzystnie, kierunek wejściowej wiązki promieniowania optycznego przed odbiciem od elementu odchylającego zasadniczo pokrywa się z pierwszą osią obrotu.

Modulowanie wejściowej wiązki promieniowania optycznego oraz sterowanie układem zwierciadeł skanera galwanometrycznego lub układem prowadnic może być przeprowadzane za pomocą jednostki centralnej, zawierającej układ sterujący, z którą jest połączone przewodowo bądź bezprzewodowo urządzenie z interfejsem użytkownika. Wiązka promieniowania optycznego może być wiązką lasera, korzystnie ze wzmacniacza optycznego, na którego wejściu jest tak zwany laser seed generujący wiązkę zmodulowaną amplitudowo.

Układ odchylania wiązki promieniowania optycznego może zawierać zwierciadła zamontowane na elementach regulacyjnych do precyzyjnej regulacji przebiegu wiązki promieniowania optycznego oraz zwierciadła pomocnicze do zmiany kierunku przebiegu wiązki promieniowania optycznego.

Układ odchylania wiązki promieniowania optycznego korzystnie zawiera układ referencyjny do wykrywania aktualnej pozycji elementu odchylającego. Ten układ referencyjny zawiera źródło promieniowania referencyjnego do wysyłania promieniowania optycznego na element odchylający oraz odbiornik promieniowania referencyjnego odbitego od elementu odchylającego.

PL 228 001 B1

Korzystnie, układ odchylania wiązki promieniowania optycznego może być zawarty w urządzeniu do obróbki wykonywanych elementów, w szczególności ich powierzchni, w urządzeniu do skanowania wiązką promieniowania optycznego wykonywanych elementów, lub w drukarce 3D. Drukowanie w tej drukarce może odbywać się warstwowo, przy czym kierunek skanowania bądź drukowania każdej warstwy może różnić się od kierunku skanowania bądź drukowania poprzedniej warstwy.

Wynalazek w porównaniu ze stanem techniki umożliwia szybsze „skanowanie” bądź obrabianie powierzchni obrabianego przedmiotu. Badania doświadczalne wykazały, iż drukowanie w 3D (druk owanie przedmiotów trójwymiarowych) następuje od 2 do 10 razy szybciej w porównaniu ze znanymi drukarkami 3D.

Dodatkowo, niespodziewanie okazało się, że dzięki możliwości precyzyjnej skokowej zmiany położenia drugiej płaszczyzny odchylania względem pierwszej płaszczyzny odchylania, możliwe jest uzyskanie kierunków skanowania tworzących sąsiadujące warstwy przedmiotu 3D, jako przebiegających względem siebie pod pewnym kątem, w szczególności pod kątem prostym, a tym samym możliwe jest uzyskanie bardziej wytrzymałej struktury połączeń pomiędzy poszczególnymi warstwami powstającego przedmiotu 3D. Ta bardziej wytrzymała struktura połączeń pomiędzy poszczególnymi warstwami jest wynikiem powstania trójwymiarowej struktury podobnej do struktury siatki.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym poszczególne Figury rysunku przedstawiają:

Fig. 1 Widok perspektywiczny układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w pierwszym przykładzie wykonania wynalazku,

Fig. 2 Widok perspektywiczny układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w drugim przykładzie wykonania wynalazku,

Fig. 3 Widok perspektywiczny szczegółu pierwszego przykładu wykonania wynalazku,

Fig. 4 Widok perspektywiczny szczegółu drugiego przykładu wykonania wynalazku,

Fig. 5 Widok perspektywiczny układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w trzecim przykładzie wykonania wynalazku dla kąta β= 90°,

Fig. 6 Widok z boku układu odchylania wiązki promieniowania optycznego według Fig. 5,

Fig. 7 Widok z boku szczegółu trzeciego przykładu wykonania wynalazku,

Fig. 8 Widok perspektywiczny układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w trzecim przykładzie wykonania wynalazku dla kąta β = 0°,

Fig. 9 Widok perspektywiczny układu odchylania wiązki promieniowania optycznego w czwartym przykładzie wykonania wynalazku,

Fig. 10 Widok perspektywiczny piątego przykładu wykonania wynalazku - urządzenie do obróbki wykonywanych elementów,

Fig. 11 Widok perspektywiczny szóstego przykładu wykonania wynalazku - urządzenie do skanowania wiązką promieniowania optycznego wykonywanych elementów,

Fig. 12 Widok perspektywiczny siódmego przykładu wykonania wynalazku - drukarka 3D.

Fig. 1 przedstawia układ S odchylania wiązki promieniowania optycznego w pierwszym przykładzie wykonania, w którym zawiera on drugie urządzenie D2 w postaci ramienia obrotowego, które jest przewidziane do zmiany płaszczyzny odchylania wyjściowej wiązki promieniowania optycznego B2, o drugi kąt β2. To ramię obrotowe D2 jest napędzane poprzez napęd elektryczny, w tym wypadku silnik krokowy. Poprzez obrót ramienia obrotowego D2 wraz z urządzeniem D1 w postaci elementu obrotowego DP będącym graniastosłupem foremnym o najdłuższej przekątnej podstawy wynoszącej 127 mm, wysokości 25,4 mm, z 20 fasetkami zwierciadlanymi MP usytuowanymi na jego powierzchni bocznej. Druga oś obrotu B graniastosłupa foremnego DP jest zasadniczo równoległa do pierwszej osi obrotu A ramienia obrotowego D2. Poprzez obrót tego ramienia obrotowego D2 następuje zmiana płaszczyzny odchylania o drugi kąt β2, w tym wypadku o 90° i wyjściowa wiązka promieniowania optycznego B2 jest odchylana w drugiej płaszczyźnie P2. Do ramienia obrotowego D2 jest przymocowane źródło BS modulowanego promieniowania optycznego w postaci lasera małej mocy. Generowana przez ten laser BS wiązka B1 modulowanego promieniowania optycznego jest prowadzona wzdłuż ramienia obrotowego D2. Modulowanie wejściowej wiązki promieniowania optycznego B1 jest przeprowadzane za pomocą jednostki centralnej CM, zawierającej układ sterujący CU, z którą jest połączony przewodowo interfejs użytkownika OU. Układ sterujący jest jednakowy we wszystkich przykładach wykonania, a przedstawiono go na Fig. 6.

Fig. 3 przedstawia szczegół z Fig. 1, na którym widać wyraźnie elementy zamocowane do ramienia obrotowego D2.

PL 228 001 B1

Na Fig. 2 przedstawiono układ S w drugim przykładzie wykonania, z ramieniem obrotowym D2 o zasadniczo takiej samej budowie jak w pierwszym przykładzie wykonania, dlatego nie będą one ponownie opisywane. Różnica w tym przykładzie wykonania polega na tym, że urządzeniem odchylającym D1 jest element MR wykonany w postaci pojedynczego zwierciadła ułożyskowanego obrotowo wokół osi obrotu B, które podczas działania układu jest oscylacyjnie wychylane wokół tej osi obrotu B poprzez układ rezonansowy DR. Ten układ rezonansowy DR może oscylować z częstotliwością od 200 Hz do 16 kHz, wymiary elementu odchylającego MR wynoszą 3 mm x 4 mm, zakres kątowy osc ylacji MR wynosi 0,1 rad.

Fig. 4 przedstawia szczegół z Fig. 2, na którym widać usytuowanie układu rezonansowego DR. Pozostałe elementy tej Figury są jednakowe jak w pierwszym przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 3.

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku, przedstawionym na Fig. 5-8, modulowana amplitudowo wiązka wyjściowa z tak zwanego lasera seed SL o wyjściowej mocy promieniowania optycznego wynoszącej około 100 mW i długości fali mieszczącej się w granicach od 1060 nm do 1090 nm kierowana jest światłowodem FO poprzez izolator optyczny Ol do wzmacniacza optycznego OA. Po wzmocnieniu do mocy 500 W, wiązka ta kierowana jest dalej poprzez światłowód FO do kolimatora OC. Z kolimatora OC wiązka wyjściowa B1 o średnicy 14 mm kierowana jest poprzez wolną przestrzeń na zwierciadło M1 i dalej na zwierciadło M2. Po odbiciu wiązki od elementu odchylającego M2 w postaci zwierciadła kierowana jest poprzez ekspander wiązki E1, zmniejszający średnicę wiązki do średnicy 1,05 mm na urządzenie D1 w postaci zwierciadła obrotowego DP wykonanego w formie graniastosłupa foremnego o najdłuższej przekątnej podstawy wynoszącej 127 mm, wysokości 25,4 mm i 20 fasetkach zwierciadlanych MP, wirujące z prędkością obrotową 1947,78 rad/s. Wiązka odbita od fasetek MP tego zwierciadła kierowana jest poprzez ekspander wiązki E2 zwiększający jej średnicę do wartości 14 mm na element odchylający M3 w postaci zwierciadła, a następnie na układ zwierciadeł GS1, GS2 skanera galwanometrycznego. Wiązka odbita od zwierciadła GS2 skupiana jest poprzez obiektyw typu f-theta FT, o ogniskowej 420 mm, na polu roboczym PW o wymiarach 300 mm na 300 mm, znajdującym się na płaszczyźnie roboczej P4. Ruch wirowy zwierciadła obrotowego DP powoduje szybkie skanowanie wiązki na polu roboczym w ustalonym kierunku. Kierunek ten może być zmieniany poprzez obrót drugiego urządzenia D2. Drugie urządzenie D2 zawiera elementy: M1, M2, E1, DP, E2, M3 oraz układ referencyjny RD do wykrywania aktualnej pozycji elementu odchylającego MP, zawierający źródło referencyjnego promieniowania laserowego małej mocy RS do wysyłania promieniowania optycznego na element odchylający DP oraz odbiornik RR promieniowania referencyjnego odbitego od elementu odchylającego DP. Oś obrotu A drugiego urządzenia D2 zasadniczo pokrywa się z kierunkiem wiązki B1 wychodzącej z kolimatora CO i kierunkiem wiązki odbitej od elementu odbijającego M3 w postaci zwierciadła. Zakres szybkiego skanowania ograniczony jest do odcinka o długości proporcjonalnej do kąta skanowania wiązki przez zwierciadło obrotowe i ogniskowej obiektywu f-thetha FT. Położenie środka tego odcinka może być zmieniane poprzez ustawienie układu zwierciadeł GS1, GS2 skanera galwanometrycznego. Wykorzystanie skanera galwanometrycznego umożliwia uzyskanie obszaru roboczego o wymiarach większych niż długość odcinka. Natężenie wiązki wzdłuż odcinka jest zmieniane przez układ modulujący laser typu seed SL. Takie rozwiązanie umożliwia bardziej sprawne wykorzystanie lasera przy skanowaniu lub wytwarzaniu elementów o złożonych kształtach.

Trzeci przykład wykonania wynalazku zawiera również jednostkę centralną CM w postaci komputera przemysłowego z kartą zawierającą logikę programowalną CU, która steruje modulatorem tak zwanego lasera seed SL, układem obrotowym D2 i zwierciadłem obrotowym DP, układem zwierciadeł GS1, GS2 skanera galwanometrycznego na postawie danych wejściowych z interfejsu użytkownika OU oraz informacji z układu referencyjnego RD.

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku, drugie urządzenie D2 zawiera również część nieruchomą AR z silnikiem krokowym MO napędzającym poprzez elastyczną przekładnię pasową TB część ruchomą drugiego urządzenia D2. Część ruchoma drugiego urządzenia D2 zawiera przeciwwagę C1. Pomiędzy częścią nieruchomą a ruchomą drugiego urządzenia D2 zastosowano precyzyjne łożyska.

Na Fig. 5-8 dla czytelności pominięto elementy do pozycjonowania i mocowania elementów M1, M2, M3, E1, E2, DP, GS, FT, RD.

Na Fig. 9 przedstawiono czwarty przykład wykonania układu S, który jest poruszany w trzeciej płaszczyźnie P3 zasadniczo równoległej do płaszczyzny roboczej P4, przy czym ruch układu S w trze6

PL 228 001 B1 ciej płaszczyźnie P3 jest zapewniony poprzez układ precyzyjnych prowadnic GXY utrzymujących układ S, ruchomych w trzeciej płaszczyźnie P3. Prowadnice GXY mają wymiary 1 m x 1 m i dzięki temu umożliwiają obrabianie przedmiotów o wymiarach 1 m x 1 m. Budowa i zasada działania takich układów prowadnic jest powszechnie znana znawcom i nie wymaga tutaj szczegółowego opisu.

Fig. 10 przedstawia widok perspektywiczny piątego przykładu wykonania wynalazku, jakim jest urządzenie do obróbki elementów. W tym wypadku urządzenie to służy do laserowego oczyszczania obiektów metodą ablacji wywoływanej wiązką lasera. Urządzenie to zawiera układ składający się z generatora impulsowej wiązki laserowej BS, którym jest laser impulsowy typu Nd:YAG o długości fali 1064 nm, energii impulsów do 100 mJ, częstotliwości maksymalnej powtarzania impulsów 50 kHz ora z czasie trwania impulsów 10 ns, i kolimatora OC, układ skanowania wiązki laserowej (zawierający urządzenie D2, skaner galwanometryczny GS i obiektyw FT) taki sam, jak w przykładzie 3, oraz stolik GXYZ, na którym są montowane oczyszczane obiekty, a także układ mikroskopu z kamerą MC do kontroli poprawności wykonywanego procesu. Całość procesu jest kontrolowana przez jednostkę ce ntralną CM zawierającą jednostkę sterującą z logiką programowalną CU oraz urządzenie z interfejsem użytkownika OU. Układ sterujący CU kontroluje pracę lasera oraz pracę układu skanującego.

Fig. 11 przedstawia widok perspektywiczny szóstego przykładu wykonania wynalazku - urządzenia do skanowania wiązką promieniowania optycznego wykonywanych elementów, którym w tym wypadku jest urządzenie do grawerowania. Urządzenie to jest zbudowane jak urządzenie z przykładu piątego z tą różnicą, że zawiera ręcznie regulowany stolik HXYZ, oprogramowanie do grawerowania działające w jednostce centralnej CM, w tym wypadku jest nią komputer, oraz że nie zawiera mikroskopu z kamerą.

Fig. 12 przedstawia widok perspektywiczny siódmego przykładu wykonania wynalazku - drukarka 3D do drukowania elementów z metalu i ceramiki. Drukarka ta zawiera układ generowania wiązki laserowej wraz z układem jej skanowania jak w przykładzie 3. Układ skanowania wiązką lasera jest połączony z komorą roboczą (dla czytelności nie została przedstawiona na rysunku), w której znajduje się pole robocze PW na ruchomej platformie PL poruszającej się w kierunku pionowym. Na tą platformę PL nanoszone są warstwy proszku metalu lub ceramiki poprzez urządzenie nanoszące proszek PI. Po naniesieniu pojedynczej warstwy proszku następuje jej przetopienie w miejscach, w których oddziaływała wiązka laserowa, tworząc w ten sposób wydruk pojedynczej warstwy. Po przetopieniu ruchoma platforma PL zostaje obniżona o zadaną wartość, nanoszona jest następna warstwa proszku, która jest przetapiana i cykl się powtarza. Procedura wykonywania pojedynczych warstw jest sterowana przez jednostkę centralną CM i jest powtarzana do momentu aż zostanie wytworzony cały element. Proces przetapiania zachodzi w atmosferze gazu obojętnego, w tym wypadku argonu, który wypełnia komorę wydruku.

Dla zwiększenia czytelności Fig. 10-12 nie pokazuje układu połączeń pomiędzy jednostką centralną CM a pozostałymi elementami systemu.

Claims

1. Układ (S) odchylania wiązki promieniowania optycznego, zawierający pierwsze urządzenie (D1), które jest przewidziane do odchylania wejściowej wiązki promieniowania optycznego (B1) w taki sposób, że wyjściowa wiązka promieniowania optycznego (B2) może być odch ylana w zakresie pierwszego kąta (β1), znamienny tym, że ten układ (S) odchylania wiązki promieniowania optycznego zawiera drugie urządzenie (D2), które jest przewidziane do zmiany płaszczyzny odchylania wyjściowej wiązki promieniowania optycznego (B2), o drugi kąt (β2), przy czym po zmianie płaszczyzny odchylania o drugi kąt (β2) wyjściowa wiązka promieniowania optycznego (B2) może być odchylana w drugiej płaszczyźnie (P2), różnej od pierwszej płaszczyzny (P1), przy czym pierwsze urządzenie (D1) zawiera co najmniej jeden element odchylający (MP, MR).

2. Układ (S) według zastrz. 1, znamienny tym, że zmiana położenia drugiej płaszczyzny odchylania (P2) względem pierwszej płaszczyzny odchylania (P1) następuje poprzez obrót drugiego urządzenia (D2) wraz z elementem odchylającym (MP, MR) względem pierwszej osi obrotu (A).

3. Układ (S) według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera element obrotowy (DP), korzystnie typu foremnego z wieloma elementami odchylającymi (MP) usytuowanymi na jego

PL 228 001 B1 powierzchni zewnętrznej, przy czym druga oś obrotu (B) elementu obrotowego (DP) jest zasadniczo równoległa do pierwszej osi obrotu (A) drugiego urządzenia (D2).

4. Układ (S) według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że element odchylający (MR) jest poruszany poprzez układ rezonansowy (DR).

5. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że wyjściowa wiązka promieniowania optycznego (B2) zostaje skierowana na układ zwierciadeł (GS1, GS2) skanera galwanometrycznego (GS) przez element odchylający (M3), przy czym przed wejściem wyjściowej wiązki promieniowania optycznego (B2) na układ zwierciadeł (GS1, GS2) skanera galwanometrycznego (GS), oś (OS) wyjściowej wiązki promieniowania optycznego (B2) w położeniu centralnym zasadniczo pokrywa się z pierwszą osią obrotu (A), a po wyjściu ze skanera galwanometrycznego (GS), wyjściowa wiązka promieniowania optycznego (B2) zostaje skierowana na obiektyw typu f-thetha (FT).

6. Układ (S) według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że układ (S) jest poruszany w trzeciej płaszczyźnie (P3) zasadniczo równoległej do płaszczyzny roboczej (P4), przy czym ruch układu (S) w trzeciej płaszczyźnie (P3) jest zapewniony poprzez układ prowadnic (GXY) utrzymujących układ (S), ruchomych w trzeciej płaszczyźnie (P3).

7. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że wejściowa wiązka promieniowania optycznego (B1) przed odbiciem od elementu odchylającego (MP, MR) przechodzi przez pierwszy układ optyczny (E1) zmniejszający średnicę wiązki promieniowania optycznego, a po odbiciu od elementu odchylającego (MP, MR), jako wyjściowa wiązka promieniowania optycznego (B2) przechodzi przez drugi układ optyczny (E2) zwiększający średnicę wiązki promieniowania optycznego.

8. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że zawiera źródło (BS) modulowanego promieniowania optycznego, przy czym generowana przez to źródło (BS) wiązka (B1) modulowanego promieniowania optycznego jest prowadzona wzdłuż pierwszej osi obrotu (A) drugiego urządzenia (D2).

9. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że kierunek wejściowej wiązki promieniowania optycznego (B1), przed odbiciem od elementu odchylającego (MP, MR) zasadniczo pokrywa się z pierwszą osią obrotu (A).

10. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że modulowanie wejściowej wiązki promieniowania optycznego (B1) oraz sterowanie układem zwierciadeł (GS1, GS2) skanera galwanometrycznego (GS) lub układem prowadnic (GXY) jest przeprowadzane za pomocą jednostki centralnej (CM), zawierającej układ sterujący (CU), z którą jest połączone przewodowo bądź bezprzewodowo urządzenie z interfejsem użytkownika (OU).

11. Układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń, znamienny tym, że zawiera układ referencyjny (RD) do wykrywania aktualnej pozycji elementu odchylającego (MP, MR), przy czym układ referencyjny (RD) zawiera źródło (RS) promieniowania referencyjnego do wysyłania promieniowania optycznego na element odchylający (MP, MR) oraz odbiornik (RR) promieniowania referencyjnego odbitego od elementu odchylającego (MP, MR).

12. Urządzenie do obróbki wykonywanych elementów, w szczególności ich powierzchni, znamienne tym, że zawiera układ (S) według któregokolwiek z poprzednich zastrzeżeń.

13. Urządzenie do skanowania wiązką promieniowania optycznego wykonywanych elementów, znamienne tym, że zawiera układ (S) według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 11.

14. Drukarka 3D, znamienna tym, że zawiera układ (S) według któregokolwiek z zastrzeżeń od 1 do 11.

15. Drukarka 3D według zastrzeżenia 14, znamienna tym, że drukowanie obiektów 3D jest przeprowadzane warstwowo, przy czym kierunek skanowania bądź drukowania każdej warstwy różni się od kierunku skanowania bądź drukowania poprzedniej warstwy.