激光扫描场镜镜头焦距对激光焊接打标性能的影响

　　从第一个公式可以看出。焦距越长，聚焦点光斑直径越大。也就是我们常见的，场镜的焦距越长，打标的线条就越粗，场镜的焦距越短，打标的线条就精细。我们很多客户都是希望打标线条精细，但是同样还有另一个要求，打标幅面能越大越好，但是大家要知道场镜幅面与焦距之间有一个关系的，基本上幅面长度D=0.7f。正因为这样，就出现了一对矛盾，就是聚焦点光斑直径细与打标幅面大是矛盾的，我们要了聚焦光斑直径细就不能兼顾幅面大，我们要了幅面大，就不能兼顾聚焦光斑直径细，这就要我们在这对矛盾中找一个平衡，找到聚焦点精细度与打标幅面的平衡，这也就是为什么大部分客户都选择幅面110*110和150*150幅面左右场镜的原因，因为在这个幅面范围的场镜能照顾大部分打标的需求。当我们对一些很小的物体上做精细标刻或者划线的时候，幅面就要求不高了，这个时候我们就可以购买幅面更小，焦距更短的场镜，来实现精细打标。

　　从第二个公式和上面的图可以看出，焦点深度与聚焦光斑直径的平方成正比，结合第一和第二个公司，可以得到Zd=±0.46f²λ/π²Φ²，也就是焦深与焦距f²成正比，与波长λ成正比，与Φ²成反比。而在我们打标机中，我们有时候要在有一定弧度的物体上打标，或者打标要打出一定的深度(深雕)，这时候就需要Zd焦点深度比较深，保证在曲面上打标不会出现离焦的情况，保证深度打标的时候，打进去之后还要有力气，不能打不进去。所以我们在做一些产品很小，但是有一定弧度的产品打标的时候，要选焦距比较长的场镜，因为这样能保证焦深足够;我们在做一些深雕的时候，也要选择长焦距的场镜，也是这个原因，也是为了保证焦深足够。这几个公式也可以看出来，对于激光切割机，不存在幅面的问题，只求得切缝越细，切面越光滑越好，但是切割都是要一定深度，所以这就是一个矛盾。所以为什么在薄板切割中，大家都会选择短焦距的聚焦镜，而在厚板切割的时候，就会选择长一点焦距的聚焦镜，因为不这样选择就达不到焦深的要求，就会切不透。

　　上面只是从焦距的角度去对切割打标性能进行了一些分析，对于焊接也类似。

　　另外我们也可以从波长λ的角度对这几个公式进行解读，比方第一个公式可以看出，同等焦距f，同样Φ的情况下，波长λ越短，聚焦光点直径就越小，这也就可以解释为什么紫外打标精细，而CO2打标机的线条就粗糙。从Zd=±0.46f²λ/π²Φ²可以看出，同等参数情况下，波长λ越短，焦点深度就越小，这也就可以解释为什么常规紫外打标机(非3D)只能在很平的平面上打标，一旦物体表面不是很平，就会有的地方打不出来，或者打出来颜色深浅不一;也可以解释为什么紫外打标机不能深雕。

　　这几个公式还可以解释扩束镜的作用，扩束镜出来的光直接到透镜上，一般来说扩束镜出来的光斑直径就等于Φ进入到透镜的有效光束直径(除非透镜的直径还小于扩束镜出来光斑的直径)，Φο=fλ/πΦ，为了求得Φο聚焦光点直径小，就要Φ尽量大，Φ=扩束镜的倍率*激光器的出射光斑，也就是扩束镜倍数越大，聚焦光斑直径会越小。但是由于机械结构和透镜直径的原因，我们只能尽量选大一点倍数的扩束镜，而不能无限大，不能让扩束镜出来的光斑超出振镜的光斑，也不能超出场镜的入射光瞳，对于切割机不能超出聚焦镜的有效入射光瞳。另外从Zd=±0.46f²λ/π²Φ²看，我们如果要实现深雕，反倒又希望Φ尽量小，这个与要求聚焦光斑小的要求是矛盾的，这也要求我们选择扩束镜的时候，综合焦深来考虑。对于切割也是一样，切割线条精细度和切割厚度就是一对矛盾，我们只能取平衡点，找到适合我们需要的参数即可。