{"id":1357,"date":"2019-02-12T16:09:53","date_gmt":"2019-02-12T16:09:53","guid":{"rendered":"http:\/\/applicazioni-laser.it\/?p=1357"},"modified":"2025-07-11T07:43:33","modified_gmt":"2025-07-11T07:43:33","slug":"al-servizio-della-diagnostica-del-fascio-laser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/al-servizio-della-diagnostica-del-fascio-laser\/","title":{"rendered":"Al servizio della diagnostica del fascio laser"},"content":{"rendered":"

Il controllo periodico dei parametri del fascio laser \u00e8 divenuto un requisito fondamentale che permette di monitorare l\u2019affidabilit\u00e0 della macchina laser e di garantire la riproducibilit\u00e0 di produzione secondo gli standard di qualit\u00e0 richiesti per i prodotti. PRIMES, rappresentata da LOT-QuantumDesign<\/a><\/strong>, ha sviluppato sistemi di misura in grado di eseguire le misurazioni necessarie anche in ambienti difficili come quelli di produzione industriale.<\/p>\n

di Fabrizio Cavaliere<\/em><\/p>\n

I processi produttivi realizzati con tecnologia laser possono essere monitorati efficacemente tramite il controllo dei parametri fondamentali del fascio laser impiegato i quali hanno una notevole influenza sui risultati e sulla qualit\u00e0 della lavorazione dei materiali. Per l\u2019ottenimento di una qualit\u00e0 di processo riproducibile \u00e8 necessario essere in grado di rilevare qualsiasi variazione nei parametri di base del fascio laser. Queste variazioni possono dipendere non solo da cause interne al sistema laser ma anche da problemi sugli elementi di guida e di focalizzazione del fascio stesso dovuti, per esempio, alla contaminazione di ottiche o al disallineamento di specchi e lenti.
\nIl risultato della lavorazione al laser dipende generalmente dalla potenza di emissione ma anche dalla densit\u00e0 di potenza nella zona di focalizzazione. Risulta essere estremamente importante, inoltre, conoscere con esattezza la posizione del punto focale rispetto alla zona di lavoro. Anche piccole variazioni dai valori nominali di queste grandezze comportano solitamente perdite in termini di velocit\u00e0 e di qualit\u00e0 del processo di lavorazione.
\nIl controllo periodico dei parametri del fascio laser \u00e8 divenuto un requisito fondamentale che permette di monitorare l\u2019affidabilit\u00e0 della macchina laser e di garantire la riproducibilit\u00e0 di produzione secondo gli standard di qualit\u00e0 richiesti per i prodotti. PRIMES, rappresentata da LOT-QuantumDesign ha sviluppato sistemi di misura in grado di eseguire le misurazioni necessarie anche in ambienti difficili come quelli di produzione industriale.<\/p>\n

Un sistema di diagnostica a scansione<\/strong>
\nIl FocusMonitor FM+ \u00e8 un sistema di diagnostica a scansione pensato per l\u2019analisi del fascio di sorgenti laser CW a bassa e alta potenza in applicazioni laser come la lavorazione dei materiali (taglio lamiera e tubo, saldatura, \u2026), la marcatura e altri processi. Il FocusMonitor FM+ misura le propriet\u00e0 del fascio laser focalizzato. Misurando la distribuzione della densit\u00e0 di potenza nello spazio, il FocusMonitor determina, oltre alle dimensioni geometriche del fascio, anche la posizione del fuoco, il Beam Parameter Product (BPP) ed il fattore di qualit\u00e0 M2.
\nL\u2019asse Z integrato, che corrisponde all\u2019asse di propagazione del fascio laser, \u00e8 motorizzato e permette la scansione automatica della caustica completa fino 4 volte la lunghezza di Rayleigh.
\nAlla base del funzionamento del FocusMonitor, e della determinazione della distribuzione della densit\u00e0 di potenza, \u00e8 l\u2019impiego di una punta rotante che scansiona a velocit\u00e0 molto elevate la sezione trasversale del fascio laser attraverso la sua movimentazione lineare lungo uno degli assi del piano. La minuscola apertura (pinhole) presente sulla punta di misura preleva una parte del fascio che viene guidata attraverso un percorso ottico su un detector. Grazie all\u2019asse Z motorizzato integrato nel FocusMonitor, l\u2019intera testa di misura trasla automaticamente permettendo la scansione di un predefinito numero di piani X-Y lungo la caustica del fascio.
\nIl grande successo del FocusMonitor ha portato allo sviluppo di una nuova versione, il FM+, arricchita di nuove funzionalit\u00e0 operative ma soprattutto caratterizzata da un\u2019elettronica pi\u00f9 aggiornata e pensata per soddisfare i pi\u00f9 esigenti requisiti, attuali e futuri, di elaborazione del segnale e che include ad esempio il nuovo convertitore AD, ora a 16-bit invece che a 12-bit. Ulteriori importanti migliorie rispetto alla versione precedente riguardano l\u2019introduzione dell\u2019interfaccia Ethernet, che assicura una maggiore velocit\u00e0 nel trasferimento dati con il PC o con il sistema di controllo rispetto a quella seriale, e il nuovo software di controllo LaserDiagnosticsSoftware, anche questo interamente sviluppato da Primes.<\/p>\n

Funzioni avanzate con il nuovo software<\/strong>
\nCon la nuova versione del LaserDiagnosticsSoftware, LDS, il sistema FM+ offre ancora pi\u00f9 funzionalit\u00e0 e una maggiore flessibilit\u00e0 rispetto alla versione precedente. Oltre a una pi\u00f9 veloce connessione tramite interfaccia Ethernet, il software LDS permette l\u2019esecuzione della misura della distribuzione del fascio cos\u00ec come la determinazione della sua posizione e delle sue dimensioni in modalit\u00e0 completamente automatica, semi-automatica o manuale.
\n\u00c8 possibile, inoltre, effettuare misure con risoluzione pi\u00f9 alta e con la selezione di opportune ROI (region of interest). Il FM+ prevede un range dinamico superiore rispetto alla versione precedente e questo rende possibile la determinazione del raggio del fascio anche con livelli di rapporto S\/N molto bassi. Altri parametri, come il diametro del beam waist, l\u2019angolo di divergenza, la lunghezza di Rayleigh e il fattore di qualit\u00e0 del fascio M2 sono alcune delle propriet\u00e0 che possono essere calcolate all\u2019interno di LDS sulla base della misura eseguita dal FM+.
\nIl numero dei piani da scansionare all\u2019interno della misura, tipicamente compreso tra 11 e 21, \u00e8 liberamente selezionabile dall\u2019operatore. I set di dati delle misure complete possono essere salvati e, se richiesto, caricati e confrontati con ulteriori data set di riferimento. In alternativa al nuovo LDS, FM+ risulta compatibile anche con la precedente versione LDS 2.9. Entrambe le versioni LDS, inoltre, sono compatibili con sistemi operativi Windows 7 o superiori.<\/p>\n

\u00c8 adattato alla diagnostica di sorgenti laser completamente diverse<\/strong>
\nGrazie all\u2019impiego di differenti detector e di differenti tip di misura, il FocusMonitor FM+ pu\u00f2 essere adattato alla diagnostica laser in un ampio range di lunghezze d\u2019onda e di densit\u00e0 di potenza, quest\u2019ultimo da pochi W\/cm2 fino ad alcuni MW\/cm2. L\u2019elevata accuratezza di misura del FM+ \u00e8 ottenibile grazie alla vasta gamma di scelta per il detector e per la punta di misura e alla loro corretta combinazione di impiego. La rapida e semplice operazione di sostituzione di questi componenti rende il FM+ uno strumento altamente versatile che permette di essere adattato alla diagnostica di sorgenti laser completamente diverse, per lunghezza d\u2019onda e divergenza, in pochi minuti. I detector sono dotati di EEPROM e in comunicazione con il software LDS mentre la risoluzione del detector e le dimensioni dell\u2019area di misura sono impostazioni definibili nel software stesso.
\nPer laser CO2 sono disponibili detector piroelettrici e measuring tip compatibili con elevati range di potenza, mentre per laser a stato solido vengono impiegati detector con elevato range dinamico e regolazione automatica del livello del segnale. Per sorgenti laser a diodo questi detector sono tipicamente combinati con measuring tip compatibili con elevati valori della divergenza. All\u2019occorrenza, inoltre, il FM+ pu\u00f2 essere dotato di detector con rapporto segnale-rumore ottimizzato o di punte di misura con sensibilit\u00e0 pi\u00f9 alta o ridotta in funzione del particolare setup.
\nPoich\u00e9 durante la diagnosi del fascio solo una minima parte della potenza laser viene assorbita, il FM+ viene tipicamente utilizzato insieme a un misuratore di potenza in modo che tutta la radiazione sia assorbita e le condizioni di sicurezza rispettate, e permettendo inoltre il monitoraggio diretto della potenza simultaneamente alla misura della caustica. La soluzione ideale \u00e8 la combinazione con un sistema Primes PowerMonitor, integrabile al FM+ attraverso distanziatori meccanici disponibili con diversa altezza e la cui scelta va opportunamente valutata in funzione della lunghezza focale del laser e degli ingombri disponibili.<\/p>\n

Analisi di sistemi laser trifocali<\/strong>
\nL\u2019analisi di sistemi laser trifocali \u00e8 solo una delle tante funzionalit\u00e0 disponibili nel nuovo LaserDiagnosticsSoftware di Primes. Lo sviluppo di sistemi laser multi-spot impiegati nei processi industriali di saldatura e brasatura ha avuto un grande impatto nel settore della lavorazione laser dei materiali.
\nIl FocusMonitor FM+ con la sua ampia finestra di misura fino a 12 x 12 mm2 in combinazione con il nuovo LaserDiagnosticSoftware permette l\u2019analisi della distribuzione della densit\u00e0 di potenza di configurazioni laser multi-spot. Parametri come la posizione del fascio, il raggio dello spot e il centro di gravit\u00e0 sono calcolati per ciascun piano della misura. L\u2019uniformit\u00e0 e la planarit\u00e0 del fascio principale sono analizzati in accordo con la normativa DIN 13694. Il software, inoltre, fornisce informazioni sulla posizione del fuoco lungo l\u2019asse di propagazione di ciascun fascio laser, separatamente ed in accordo con la DIN 11146. La conoscenza della posizione relativa dei singoli spot permette il controllo della posizione della testa del laser e dunque l\u2019ottimizzazione della direzionalit\u00e0 del fascio laser.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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