Funkční vzorek vysoce produktivního laserového systému pro texturování povrchu s rychlým sledováním teplot při procesu – NTC-FVZ-23-001

Autoři:
• Martan Jiří (IRT)
• Moskal Denys (IRT)
• Honner Milan (IRT)
• Lang Vladislav (IRT)
• Skála Jiří (IRT)
 
Projekt:
TH75020001 - Advanced coating substrate preparation by shifted and ultrafast laser texturing (ADVENTURE)
 
Abstrakt:
Funkční vzorek se skládá z kombinace dvou hlavních částí: 1) vysoce výkonný laserový mikroobráběcí systém s hlavním rysem polygonového zrcadlového skeneru a 2) vysokorychlostní IR-tepelný měřicí systém. Polygonový skener pohybuje vysoce výkonným laserovým paprskem po povrchu materiálu a umožňuje dvourozměrné zpracování. Kromě toho může elektronika na bázi FPGA poskytnout potřebné elektronické spouštění pro přesné spínání použitého laserového systému. Proto je systém široce nezávislý na použitém laserovém zdroji. Laserový paprsek s úzkou šířkou pásma je veden, od laserového zdroje směrem k polygonovému skeneru, různými optickými součástmi, jako je expandér paprsku a zrcadla. Pro in-situ IR měření má zrcadlo na vstupu paprsku skeneru speciální vlastnosti, odráží vlnovou délku laserového paprsku a propouští další části záření, zejména IR-rozsah nad 1200 nm vlnových délek. Po odrazu laserového paprsku do skeneru se paprsek pohybuje po povrchu materiálu polygonovým zrcadlem a galvanometrickým skenerem. Ke skeneru je připojena fokusační F-theta optika pro jemné zaostření paprsku na zvolený průměr. IR měřící systém lze také umístit vedle skenovací hlavy a používat speciálně vyvinuté multi-elipsoidní zrcadlo. V místě interakce mezi fokusovaným laserovým paprskem a povrchem materiálu může být materiál zahřát až na stovky stupňů Celsia akumulací tepla z několika po sobě jdoucích laserových pulsů. To je detekováno IR detektorem a případné přehřátí je registrováno rychlou elektronikou (FPGA). Toto monitorování procesu pomáhá detekovat a eliminovat vady na povrchu a zvolit nejlepší parametry pro rychlé a ekonomicky výhodné zpracování.