Войти
Лазерное сканирование - это контролируемое отклонение лазерных лучей, видимых или невидимый. Сканируемые лазерные лучи используются в некоторых 3-D принтерах, в быстром прототипировании, в машинах для обработки материалов, в машинах лазерной гравировки, в офтальмологических лазерных системах для лечение пресбиопии, в конфокальной микроскопии, в лазерных принтерах, в лазерных шоу, в Laser TV и в сканерах штрих-кода.
Лазер сканирующий модуль с двумя гальванометрами от Scanlab AG. Красная стрелка показывает путь лазерного луча. В большинстве лазерных сканеров для направления лазерного луча используются подвижные зеркала. Направление луча может быть одномерным, как в лазерном принтере, или двухмерным, как в системе лазерного шоу.
Кроме того, зеркала могут приводить к периодическому движению - как вращающиеся зеркальные многоугольники в сканере штрих-кода или так называемых резонансных гальванометрических сканерах - или к свободно адресуемому движению, как в гальванометре с сервоуправлением сканеры. Также используются термины растровое сканирование и векторное сканирование, чтобы различать две ситуации.
Для управления движением сканирования сканерам нужен поворотный энкодер и управляющая электроника, которая обеспечивает для желаемого угла или фазы подходящий электрический ток для двигателя или гальванометра. Программная система обычно управляет движением сканирования и, если реализовано 3D-сканирование, также сбором измеренных данных.
Чтобы позиционировать лазерный луч в двух измерениях, можно либо повернуть одно зеркало по двум осям, что используется в основном для систем медленного сканирования, либо отразить лазерный луч на два близко расположенных зеркала, которые установлены по ортогональным осям. Каждое из двух плоских или многоугольных зеркал приводится в движение гальванометром или электродвигателем. Двумерные системы необходимы для большинства приложений в области обработки материалов, конфокальной микроскопии и медицины.
Некоторые приложения требуют позиционирования фокусировки лазерного луча в трех измерениях. Это достигается с помощью системы линз с сервоуправлением, обычно называемой «переключателем фокуса» или «z-переключателем».
Многие лазерные сканеры дополнительно позволяют изменять интенсивность лазера.
В лазерных проекторах для лазерного телевидения или лазерных дисплеев три основных цвета - красный, синий и зеленый - объединяются в один луч, а затем отражаются вместе двумя зеркалами.
Как уже упоминалось, наиболее распространенным способом перемещения зеркал является использование электродвигателя или гальванометра. Однако альтернативными вариантами являются пьезоэлектрические приводы или магнитострикционные приводы. Они предлагают более высокие достижимые угловые скорости, но часто за счет меньших достижимых максимальных углов. Существуют также микросканеры, которые представляют собой устройства MEMS, содержащие небольшое (миллиметровое) зеркало, которое имеет регулируемый наклон в одном или двух измерениях; они используются в пикопроекторах.
Когда две призмы Рисли вращаются друг относительно друга, луч света может сканироваться по желанию внутри конуса. Такие сканеры используются для отслеживания ракет.
Когда две оптические линзы перемещаются или вращаются друг относительно друга, лазерный луч может сканироваться аналогично зеркальным сканерам.
Некоторые специальные лазерные сканеры используют вместо движущихся зеркал акустооптические дефлекторы или электрооптические дефлекторы. Эти механизмы позволяют на данный момент максимально возможную частоту сканирования. Они используются, например, в системах лазерного телевидения. С другой стороны, эти системы также намного дороже, чем системы зеркального сканирования.
Продолжаются исследования по сканированию лазерных лучей с помощью фазированных решеток. Этот метод используется для сканирования лучей радара без движущихся частей. С использованием лазера с поверхностным излучением с вертикальным резонатором (VCSEL) в обозримом будущем, возможно, появится возможность реализовать быстрые лазерные сканеры.
Высокоскоростная мобильная лазерная система сканирования для сбора 3D-данных, установленная на автомобиле. В области 3D-сканирования объектов, лазерное сканирование (также известное как лидар ) объединяет управляемое управление лазерными лучами с лазерным дальномером. Измеряя расстояние во всех направлениях, сканер быстро определяет форму поверхности объектов, зданий и ландшафтов. Построение полной 3D-модели включает комбинирование нескольких моделей поверхности, полученных под разными углами обзора, или добавление других известных ограничений. Небольшие объекты могут быть помещены на вращающийся пьедестал, метод, подобный фотограмметрии.
сканирование трехмерных объектов, позволяет улучшить процесс проектирования, ускоряет и сокращает сбор данных ошибок, экономит время и деньги и, таким образом, делает его привлекательной альтернативой традиционным методам сбора данных. 3D-сканирование также используется для мобильных карт, геодезии, сканирования зданий и интерьеров зданий, а также в археологии.
В зависимости от мощность лазера, его влияние на обрабатываемую деталь различается: более низкие значения мощности используются для лазерной гравировки и лазерной абляции, когда материал частично удаляется лазером. При более высокой мощности материал становится текучим, и может быть реализована лазерная сварка, или, если мощность достаточно высока для полного удаления материала, может выполняться лазерная резка. Современные лазеры могут разрезать стальные блоки толщиной 10 см и более или удалять слой роговицы толщиной всего несколько микрометров.
Способность лазеров отверждать жидкие полимеры вместе с лазерными сканерами используется в быстром прототипировании, способность плавить полимеры и металлы с помощью лазерных сканеров позволяет производить детали с помощью лазерное спекание или лазерное плавление.
Принцип, который используется для всех этих приложений, один и тот же: программное обеспечение, работающее на ПК или встроенная система, которая контролирует весь процесс, подключена к карте сканера. Эта карта преобразует полученные векторные данные в информацию о движении, которая отправляется на сканирующую головку. Эта сканирующая головка состоит из двух зеркал, которые могут отклонять лазерный луч на одном уровне (координаты X и Y). Третье измерение - при необходимости - реализуется с помощью специальной оптики, которая может перемещать фокусную точку лазера в направлении глубины (ось Z).
Сканирование фокуса лазера в третьем пространственном измерении необходимо для некоторых специальных применений, таких как лазерная разметка изогнутых поверхностей или маркировка на стекле, когда лазер должен воздействовать на материал в определенных местах внутри него. В этих случаях важно, чтобы у лазера была как можно меньшая точка фокусировки.
Для расширенных приложений лазерного сканирования и / или увеличения пропускной способности материалов во время производства используются системы сканирования с более чем одной сканирующей головкой. Здесь программное обеспечение должно контролировать, что именно выполняется в таком многоголовочном приложении: возможно, что все доступные головки должны маркировать одинаковую информацию, чтобы завершить обработку быстрее, или что головки параллельно маркируют одно задание, при этом каждая сканирующая головка выполняет часть работа при больших рабочих площадях.
Многие считыватели штрих-кода, особенно те, которые могут считывать штрих-коды на расстоянии нескольких метров, используют сканированные лазерные лучи. В этих устройствах луч полупроводникового лазера обычно сканируется с помощью сканера с резонансным зеркалом. Зеркало имеет электромагнитный привод и изготовлено из полимера с металлическим покрытием.
Когда космический транспортер должен состыковаться с космической станцией, он должен осторожно маневрировать в правильное положение. Чтобы определить ее относительное положение относительно космической станции, лазерные сканеры, встроенные в переднюю часть космического транспортера, сканируют форму космической станции, а затем определяют с помощью компьютера команды маневрирования. Для этого используются сканеры резонансных гальванометров.
Лазерные световые шоу обычно используют два гальванометрических сканера в конфигурации XY для рисования узоров или изображений на стенах, потолках или других поверхностях, включая театральный дым и туман, в развлекательных или рекламных целях.
