激光材料加工中的光束指向稳定和自动对准

乍一看，这样一个主动的稳定系统比被动的机械结构稳定显得更加复杂。不过再仔细想想：被动稳定需要相当多的努力——空间温度变化或高功率线性模组散热产生的热漂移必须避免或屏蔽，如果可能的话，也要通过机械结构进行补偿。高动态运动需要坚固沉重的龙门架和机械底座（通常由混凝土或花岗岩建造），这反过来又需要更多的电力，从而导致更多的散热，当然也会增加更多的成本。 

无论以何种形式进行激光束位置的快速测量和精确纠正，设备都可以被构造的更小，更轻，更简单，而且机械结构会更便宜。这时由内部或外部散热的温度变化产生的热漂移就变得无关紧要了。

为了描述Aligna系统给激光材料加工带来的巨大革新，昊量光电的工程师举了一个简单的例子：在日常生活的其它领域，例如CD或DVD播放机，在亚微米范围的主动指向稳定是自我理解的。即使它们在恶劣的环境下工作（如汽车中或慢跑），这种主动稳定结构也不过花费几欧元。而与它们相比，激光材料加工的主动位置稳定应用仍然处在类似于光学存储介质占用大面积光学平台时的早期阶段。

在反馈控制系统中，稳定角度XY和位置XY这4个自由度并不轻松，因为它们都是强耦合的。移动反射镜架的任何一个千分丝杠（或致动器），都会同时影响角度和位置，严格区分发现X和Y也是耦合的。通过恰当的正交化（通过使用4x4 "Cross-Link Matrix"），可以完全独立的控制4个自由度，这使得反馈回路更快也更精确。

在工业环境中，光束指向稳定系统Aligna可以轻而易举的自主学习所有的关联参数。这一切都是通过致动器的全自动扫描以及4D PSD的测量结果的拟合转换来进行的。因此，不需要客户拥有专业知识也无需手动调整就可以将系统安装在不同的光学装置上。沿着光路的所有扩束镜，缩束镜，透镜或其它光学装置都不会干扰到学习程序。

昊量光电的这套Aligna系统将带宽达到20KHz的高速高精度压电陶瓷和大冲程线性致动器结合使用来驱动两个或更多快速放射镜架。这种组合不仅克服了分辨率和冲程之间的矛盾，而且与压电陶瓷摩擦传动相比，它的小幅度与大幅度运动的速度更高，而且也没有使用寿命限制。

这种更小更轻的机械结构不仅可以增加指向的稳定性，而且也能够执行全光路的彻底的自动对准。通过紧挨着或放置在快速反射镜后面的附加的AIM探测器的帮助，系统可以持续扫描第一个反射镜，直到第二个反射镜被找到，然后持续扫描第二个直到第三个反射镜被找到，依次类推，最终光束打到PSD 4D探测器上。不但不需要专门技术人员戴着护目眼镜和十字准线进入到机器中进行旷日持久的冒险的手动光束对准，而且即使机器在封闭的状态下也可以执行这一过程。此外，只要有需要，这种自动对准过程就可以随时进行，所以客户可以随时迅速的更换反射镜甚至激光器，且不会对光路准直产生任何影响。

结论：

在激光材料加工设备中，光束指向稳定系统使用更小，更轻，更快和更便宜的机械结构，能够主动高动态补偿漂移，空气波动和动态变形。不仅如此，客户不需要旷日持久的手动调节，可以在数秒之内更换光路元件甚至激光器。

如需进一步资料，请联系上海昊量光电。

上海昊量光电设备有限公司

Tel: +86-21-51083793；+86-21-34241961#8013

Fax:+86-21-34241962#8009

Website: www.auniontech.com