激光增材過程監(jiān)控光束分析儀

激光增材制造也被成為激光3D打印，其中的激光器發(fā)揮著至關重要的作用，因為它們可以將大量的能量集中在各種材料粉末上，將粒子融入三維部件。激光增材過程基于逐層累積結構，其中每一層被選擇性地彼此頂部熔合，直到所述部件成為成品。

激光增材設備LAM關鍵的參數(shù)就是加工區(qū)域的激光光束質量（M2），也就是激光與材料粉末相互作用的微小區(qū)域內的激光輪廓。如今，大多數(shù)激光增材三維打印設備的激光器是基于光纖光學高功率技術與光學掃描頭的結合，工程師們需要測量的就是工作面上激光加工位置的光束質量和M2數(shù)值，具體包含光斑大小，能量分布，發(fā)散角，功率等。LAM-BA激光增材光束質量分析儀就能夠精確測量出這些參數(shù)，使用簡便，能直接測量大功率聚焦光斑，穩(wěn)定可靠，其也被成為LAM激光輪廓儀或3D打印M2儀。

以色列DUMA公司新開發(fā)的LAM-BA激光增材過程監(jiān)控光束分析儀，能夠監(jiān)控工作面加工位置的光束質量的變化，加工位置的激光光束質量的穩(wěn)定性也是衡量工藝重復性和穩(wěn)定性關鍵的參數(shù)，因此工程師可以根據(jù)實時測量結果優(yōu)化工藝參數(shù)，評估激光器的好壞，分析加工缺陷原因。LAM-BA激光輪廓儀，能測量波長350~1100nm的激光，光束直徑覆蓋35um~8mm，大可承受功率4kW，是一個非常好用的激光增材測量儀器。

LAM-BA激光增材過程監(jiān)控光束分析儀產(chǎn)品規(guī)格：

激光增材光束質量分析儀測量的參數(shù)

影響激光增材機器性能的重要參數(shù)是：焦點光斑的寬度和位置，焦點偏移，質心位置，功率和激光動態(tài)的實時測量。Duma提供的LAM-BA激光增材光束質量分析儀，可以使用刀口和相機系統(tǒng)技術實時執(zhí)行這些測量。 此外，為了確保精確測量，儀器具有特殊的光束路徑設計，該設計根據(jù)其熔合表面處的光束位置進行校準。為了使系統(tǒng)適應狹小的空間，系統(tǒng)尺寸小，并且可以作為LAM激光增材設備的一部分集成。

LAM-BA激光增材光束質量分析儀的設計確保了其能夠精確定位到參考孔（激光與材料粉末作用的位置），打在輸入孔上的激光光束將精確地聚焦在儀器所在的表面上。激光束在三軸-XY 和 Z軸上的位置將實時顯示相對于參考孔的位置。為了完成所需的測量參數(shù)，LAM激光輪廓儀將在同一位置測量束剖面圖，以產(chǎn)生一個實時的全面測試診斷。

圖2顯示了專注于頂部平面的聚焦光束。為了保證激光光束性能的質量，我們將測量激光光束的特性如下: 功率、位置和輪廓（M平方，光束質量）。為此，儀器將準確定位在感興趣的位置 - 儀器底部的參考孔便于操作，該參考孔準確地代表儀器的測量點。

圖3顯示了安裝在參考孔上的LAM-BA激光輪廓儀，儀器會執(zhí)行必要的測量。光線軌跡設計使得入射光束被采樣，其位置正好在工作面的入射點處。

掃描刀口技術

DUMA公司的LAM-BA激光增材光束質量分析儀采用刀口法進行測量，可以測量幾微米到十幾毫米的光束直徑。刀口剖面的孔徑足夠大，可以通過整個橫梁?？讖接幸粋€鋒利的直邊(刀刃)。 當光圈穿過光束時，系統(tǒng)測量光束中沒有被刀片擋住的部分(見圖4) ，并繪制差別(強度變化率)和光圈的功率位置。 當?shù)度写┻^光束時，系統(tǒng)大約計算每次掃描1.2萬次光束的光束大小和一個復雜的電子電路樣本，并進一步處理，使每個光束剖面產(chǎn)生超過1000個有用點，而不管光束大小。即使對非常小的微米級光束也能以較低的分辨率取樣。這種自動縮放程序提供了獨立于光束尺寸的高精度。與狹縫或針孔掃描相比，這是有利的: 光束強度不受限于針孔或狹縫的大小; 分辨率不受孔徑大小的限制，允許測量幾微米直徑的光束。此外，DUMA的LAM系列3D打印M2儀還提供了精確的功率測量，一種特殊的針形量規(guī)將以每秒五次的實時速度顯示功率(參見圖5)

刀口掃描技術的優(yōu)點是其寬動態(tài)范圍的光束從小于3微米到15毫米。利用特殊的敏感探測器，它可以測量2.8微米波長的光束。 DUMA公司發(fā)明了從不同導向的多個掃描刀的邊緣產(chǎn)生的輪廓，重建為圖像使用層析技術，還申請了專門的知識產(chǎn)權保護。

光束采樣技術

Duma Optronics的大功率激光器光束采樣器是從大功率系統(tǒng)在線采集光束的 LAM激光增材光束質量分析儀的重要組成部分。采樣光束檢測使用刀口技術，產(chǎn)生一個高度準確的測量結果。目前，LAM-BA大測量功率能夠達到8千瓦。LAM-BA激光增材光束質量分析儀還進行了精巧的冷卻設計，一個加壓的空氣或氮管被連接到一個噴嘴上，主動冷卻激光束通過的*個表面。DUMA的光束采樣器是一種全保真的、保持光束偏振的采樣器。 壓縮空氣被用來冷卻系統(tǒng)，同時防止透鏡受熱，使光學不受塵埃和粒子的影響。該系統(tǒng)能夠以每秒五個讀數(shù)的速度測量功率和光束大小，比通過測量激光束引起的水溫差來工作的水冷功率表快很多。該測量系統(tǒng)可用于深紫外線或高達2.7微米的功率系統(tǒng)的微小變化。

后總結一下LAM-BA激光輪廓儀，M2儀的優(yōu)點：

-行業(yè)*的刀口法測量技術，*的斷層圖像重建算法

-配合高功率采樣器，大測量功率4kW，只需空氣冷卻

-高速實時測量，1秒5次（可進行用戶校準）

-準確測量激光M2，光斑能量分布，輪廓，位置和功率

-光束直徑范圍廣，小于35微米到8毫米

-非常緊湊，專為滿足LAM行業(yè)的需求而設計