单镜头动态扫描,用于同时在现场检测位置和激光处理焦点控制
Xiaohan Du1,2, Camilo Florian3,4, Craig B Arnold1,4
1Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University, Princeton, NJ 08544 USA.
Light, science & applications
|November 18, 2023
概括
这项研究引入了一种新的单镜头自动聚焦方法,用于激光处理. 它可以同时实现高速表面检测和Z轴调整,克服先前先进制造中的速度限制.
科学领域:
- 光学和光子学 在光学和光子学.
- 先进制造先进制造 制造先进制造
- 精密工程 精密工程是指精密的工程.
背景情况:
- 传统的激光处理自动聚焦依赖于单独的,缓慢的表面检测和Z轴调整模块.
- 机械Z轴阶段限制了处理速度,在高吞吐量制造中造成了瓶.
- 现有的方法很难跟上快速的横向处理速度.
研究的目的:
- 开发一个更快,集成的自动对焦系统,用于激光处理.
- 为了实现近同步的表面检测和Z轴调整.
- 为了加速需要精确3D定位的先进制造工艺.
主要方法:
- 一种新的单镜头方法,在双光束设置中使用高速Z扫描光学元件.
- 通过扫描表面的探测束和对焦光学检测进行现场表面检测.
- 动态表面检测在140-350 kHz实现,焦点控制与扫描镜头振荡同步.
主要成果:
- 证明了具有可控范围,高可重复性和1.10%的线性误差的动态表面检测.
- 在140-350 kHz实现了近似同时的表面跟踪和对焦控制.
- 与传统方法相比,大大减少了轴向对齐时间.
结论:
- 开发的单镜头方法克服了激光处理自动聚焦的速度瓶.
- 这种方法可以实现瞬间的表面跟踪和精确的焦点对齐.
- 这种方法具有显著的潜力,可以提高3D先进制造的速度和效率.
