RU2505386C2

RU2505386C2 - Method of material laser processing and device to this end

Info

Publication number: RU2505386C2
Application number: RU2011139488/02A
Authority: RU
Inventors: Леонид Григорьевич Сапрыкин; Михаил Николаевич Миленький
Original assignee: ООО Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ"
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2014-01-27
Also published as: RU2011139488A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: laser processing is performed using with material processing zone illumination at frequency other than that of laser processing. Laser beams reflected from processed material and illumination beams are passed through focusing lens. Laser beams reflected from processed material and illumination beams are divided by rotary diachronic mirror. Illumination beams are focused in TV camera. Achromatic focusing lens is used to this end while illumination frequency is selected in visible spectrum green section.

EFFECT: higher quality of processing owing to remote control over processing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к устройствам, обеспечивающим обработку материалов лазерным излучением.The invention relates to the field of mechanical engineering, and in particular, to devices for processing materials by laser radiation.

Известен способ лазерной обработки материалов с применением источника лазерного излучения и фокусирующей линзы [1].A known method of laser processing of materials using a laser source and a focusing lens [1].

При этом способе отраженный от обрабатываемого материала луч фиксируется в приемной камере. Этот способ позволяет следить за уровнем электромагнитной радиации из зоны разработки. Однако этот способ не позволяет визуально посредством дистанционных средств наблюдать за процессом обработки материалов и не применим, когда используют сканирующие устройства для точного позиционирования лазерного луча.In this method, the beam reflected from the processed material is fixed in the receiving chamber. This method allows you to monitor the level of electromagnetic radiation from the development zone. However, this method does not allow visually observing the processing of materials by remote means and is not applicable when scanning devices are used to accurately position the laser beam.

Известен способ лазерной обработки материалов, с применением источника лазерного излучения, сканирующего устройства и фокусирующей линзы [2].A known method of laser processing of materials using a laser source, a scanning device and a focusing lens [2].

Известна также установка для лазерной обработки материалов, включающая источник лазерного излучения, вдоль оптической оси которого размещены сканирующее устройство и фокусирующую линзу [2].There is also known an apparatus for laser processing of materials, including a source of laser radiation, along the optical axis of which a scanning device and a focusing lens are placed [2].

Недостатком известного способа и устройства является то, что при их применении отсутствует возможность дистанционного наблюдения за качеством процесса лазерной обработки материалов Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в повышении эффективности лазерной обработки материалов за счет получения возможности дистанционного наблюдения за качеством процесса обработки при применении сканирующих устройств,A disadvantage of the known method and device is that when they are used, there is no possibility of remote monitoring the quality of the laser processing of materials. The result to which this technical solution is directed is to increase the efficiency of laser processing of materials by enabling remote monitoring of the quality of the processing at the use of scanning devices,

Указанный результат достигается за счет того, что в способе лазерной обработки материалов с применением источника лазерного излучения, сканирующего устройства и фокусирующей линзы, осуществляют подсветку рабочей зоны обрабатываемого материала с частотой отличной от источника лазерного излучения, фокусирующую линзу выполняют ахроматической, и, через нее и сканирующее устройство, пропускают отраженные от обрабатываемого материала лучи лазерного излучения и подсветки с последующим их разделением посредством поворотного дихронического зеркала, и фокусируют лучи подсветки в телевизионной камере. Частоту подсветки выбирают в зеленой части видимого спектра.This result is achieved due to the fact that in the method of laser processing of materials using a laser radiation source, a scanning device and a focusing lens, the working area of the processed material is illuminated with a frequency different from the laser radiation source, the focusing lens is achromatic, and, through it, scanning device, they transmit laser radiation and backlight reflected from the material being processed, followed by their separation by means of a rotary dichronically th mirror, and focus the backlight in the television camera. The backlight frequency is selected in the green part of the visible spectrum.

Указанный результат достигается также за счет того, что установка для лазерной обработки материалов, которая содержит рабочий стол, источник лазерного излучения, вдоль оптической оси которого размещены сканирующее устройство и фокусирующая линза, снабжена подсветкой рабочей зоны обрабатываемого материала, размещенной между источником лазерного излучения и фокусирующей линзой дихроническим зеркалом, и, расположенными за дихроническим зеркалом, дополнительной фокусирующей линзой и телевизионной камерой, причем источник лазерного излучения и подсветка выполнены с различными частотами излучения, а фокусирующая линза выполнена ахроматической. Подсветка рабочей зоны выполнена в виде светодиода, либо в виде лазера.This result is also achieved due to the fact that the installation for laser processing of materials, which contains a working table, a laser source, along the optical axis of which there is a scanning device and a focusing lens, is equipped with a backlight for the working area of the processed material, located between the laser radiation source and the focusing lens a dichronic mirror, and located behind the dichronic mirror, an additional focusing lens and a television camera, the laser source being radiation and illumination are made with different radiation frequencies, and the focusing lens is achromatic. The illumination of the working area is made in the form of an LED, or in the form of a laser.

Пример выполнения заявляемого устройства поясняется чертежом.An example implementation of the inventive device is illustrated in the drawing.

Установка для лазерной обработки материалов включает рабочий стол 1, источник 2 лазерного излучения, вдоль оптической оси 3 которого размещены сканирующее устройство 4 и фокусирующая линза 5, подсветку 6 рабочей зоны 7 обрабатываемого материала, а также размещенное между источником 2 лазерного излучения и фокусирующей линзой 5 поворотное дихроническое зеркало 8.The installation for laser processing of materials includes a working table 1, a laser radiation source 2, along the optical axis 3 of which a scanning device 4 and a focusing lens 5 are placed, a backlight 6 of the working area 7 of the processed material, and a rotary device located between the laser radiation source 2 and the focusing lens 5 dichronic mirror 8.

За дихроническим зеркалом 8 расположены дополнительная фокусирующая линза 9 и телевизионная камера 10.Behind the dichronic mirror 8 are an additional focusing lens 9 and a television camera 10.

Источник лазерного излучения и подсветка выполняют с различными частотами излучения, а фокусирующую линзу выполняют ахроматической.The laser source and illumination are performed with different radiation frequencies, and the focusing lens is achromatic.

Подсветка рабочей зоны может быть выполнена в виде светодиода или лазера.The illumination of the working area can be made in the form of an LED or laser.

Способ обработки осуществляют следующим образом.The processing method is as follows.

Лазерный луч от источника 2 лазерного излучения подают через поворотное дихроническое зеркало 8 и сканирующее устройство 4 и фокусируют посредством ахроматической линзы на обрабатываемом материале, который располагают на рабочем столе 1. Сканирующее устройство позволяет точно позиционировать луч лазерного излучения в рабочей зоне 7. Одновременно рабочую зону 7 подсвечивают подсветкой 6 с узкополосным источником излучения. Это может быть светодиодное или лазерное устройство.The laser beam from the laser radiation source 2 is fed through a rotary dichronic mirror 8 and the scanning device 4 and focused by means of an achromatic lens on the processed material, which is located on the work table 1. The scanning device allows you to accurately position the laser beam in the working area 7. Simultaneously, the working area 7 illuminated by backlight 6 with a narrowband radiation source. It can be an LED or laser device.

Предпочтительно частоту подсветки выбирать в зеленой части видимого спектра, (с длиной волны примерно 520 нм), так как в этом диапазоне человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность к свету, а частоту излучения источника лазерного излучения - примерно 1000 нм.It is preferable to choose the backlight frequency in the green part of the visible spectrum (with a wavelength of about 520 nm), since in this range the human eye has the greatest sensitivity to light, and the radiation frequency of the laser source is about 1000 nm.

Лучи от источника 2 лазерного излучения и подсветки 6 отражаются от обрабатываемого материала и, проходя через ахроматическую фокусирующую линзу 5, становятся коллинеарными оптической оси 3 лазерного излучения. Далее лучи проходят через сканирующее устройство 4 и разделяются поворотным дихроническим зеркалом 8. Затем фокусируют лучи подсветки посредством дополнительной линзы 9 в телевизионной камере 10. Процессы, происходящие в рабочей зоне, наблюдают на обычном дисплее (на чертеже не показан). Это позволяет оперативно вмешиваться в процесс обработки и при этом точно позиционировать положение лазерного луча за счет сканирующего устройства.The rays from the laser radiation source 2 and the backlight 6 are reflected from the material being processed and, passing through the achromatic focusing lens 5, become collinear to the optical axis 3 of the laser radiation. Next, the rays pass through a scanning device 4 and are separated by a rotating dichronic mirror 8. Then, the backlight rays are focused by means of an additional lens 9 in the television camera 10. The processes occurring in the working area are observed on a conventional display (not shown in the drawing). This allows you to quickly intervene in the processing process and at the same time accurately position the position of the laser beam due to the scanning device.

Таким образом, данные технические решения позволят повысить эффективность лазерной обработки материалов за счет получения возможности дистанционного наблюдения за качеством процесса обработки при применении сканирующих устройств.Thus, these technical solutions will improve the efficiency of laser processing of materials due to the possibility of remote monitoring of the quality of the processing process when using scanning devices.

Источник информацииThe source of information

1. Патент US 7863544, МКИ - B23K 26/03, 4 января 20111. Patent US 7863544, MKI - B23K 26/03, January 4, 2011

2. Патент на полезную модель РФ №94892, МПК - B23K 26/06, 2010.2. Patent for utility model of the Russian Federation No. 94892, IPC - B23K 26/06, 2010.

Claims

A method of laser processing of materials with illumination of the working area of the processed material, the frequency of which is different from the frequency of the laser radiation, including transmitting laser radiation reflected from the processed material and highlighting through a focusing lens, separating the laser radiation and illumination by means of a rotating diachronic mirror and focusing the illumination rays in a television camera, characterized in that using an achromatic focusing lens, and the backlight frequency is selected in green visible spectrum of Asti.