Лазерные резаки и гравёры сегодня получили достаточное распространение как в промышленности, так и для домашнего использования. Лазерный луч вырезает точнее и аккуратнее традиционных инструментов. Но даже это качество резки или разрешение можно увеличить в разы, сообщили японские учёные. Интересно, что для демонстрации новых возможностей хватило простой камеры Raspberry Pi Camera Module v2.
Измерение плотности потока лазерного луча и глубины отверстия от одиночного импульса позволяет прогнозировать качество всей работы. Источник изображения: Sakurai
Не секрет, что для повышения точности лазерной резки необходимо организовать обратную связь с получением данных о взаимодействии лазерного луча с материалом. Это устранит ряд неопределённостей в производственном процессе, но на практике всё не так просто. Сегодня это происходит с помощью регулярных измерений и требует массу времени на отвлечённые работы. Например, необходимо постоянно контролировать глубину отверстий в зависимости от мощности лазерного импульса.
«Чтобы измерить глубину разреза лазера, часто требуются десятки или сотни измерений глубины. Это серьезное препятствие для быстрых автоматизированных производственных систем на основе лазеров», — сказал профессор Дзюндзи Юмото (Junji Yumoto) с факультета физики Токийского университета. Вместо сотен измерений японские учёные предлагают делать всего одно, что обещает улучшить управление лазерной обработкой.
Ещё одним условием для улучшения лазерных станков было использование недорогих решений для измерения. К счастью, этому способствует стремительное развитие в последние годы индустрии выпуска оптических датчиков для камер смартфонов и не только. Выяснилось, что камеры Raspberry Pi Camera Module v2 вполне хватает для решения поставленной задачи.
В ходе испытания учёные фиксировали плотность потока лазерного импульса камерой Raspberry Pi Camera Module v2 и сразу измеряли полученное в сапфире отверстие. Затем одни данные накладывались на другие и определялась взаимосвязь между плотностью потока лазерного луча и глубиной проделанного отверстия. Выяснилось, что плотность луча лазера отлично коррелирует с глубиной отверстий и нехитрый алгоритм может всего по одному наблюдению рассчитать до 250 тыс. импульсных воздействий луча лазера на материал.
