Заманча кушымталар өчен лазер күрү интеграциясе

Күпчелек кеше лазер истәлекле урыннарны утлы корал өчен генә дип саный, ләкин технология шул базардан читтә таралды. Без 2019-нчы елдан лазерга юнәлтелгән системалар белән эшлибез, һәм кушымталар сәнәгать, медицина һәм робототехника өлкәләренә киңәя бара, анда төгәллек күрсәтә.

Төп принцип күп үзгәрмәде - сез күренгән яки ИР нурын проектлыйсыз, ул нәрсәдер кая бәрелүен яки коралның кайда катнашуын күрсәтә. Ләкин монтаж вариантларында, энергия таләпләрендә, әйләнә-тирә мохит шартларында башкару тиз катлаулана.

Crimson Trace аларның тимер юл мастер сериясен 2018-нче елда чыгарды, һәм бу агрегатлар 1000Г каты шок белән эш итә алалар. Бу специаль промышленность монтажлау өчен эталон булды, чөнки ул утлы коралдан сакланып калса, җитештерүдә күпчелек тибрәнү мохитен эшкәртәчәк. RM-110 моделе якынча 280 $ ваклап сату (2020-нче елдан crimsontrace.com бәясе) эшләде, ул тик иде, ләкин сезгә 5мВт кызыл лазер бирде, ул кабат-кабат йогынты ясаганнан соң нульдә калды.

Assemblyыю линиясе эше өчен, без чит ил җитештерүчеләренең арзанрак вариантлары белән беррәттән, Streamlight's TLR сериясен сынадык. Температура дрифты киллер - берәмлеге иде, бәясе 50 доллардан түбән булган максатны 3-4 дюймга 20 футка күчерәчәк, 60 градустан F градустан 95 градуска кадәр. Агым яктырткычлары (модельгә карап якынча 180-220 $) 2021 елның җәендә безнең эскәмия сынаулары буенча 0,5 дюйм эчендә нуль тоттылар.

Сезгә гел андый тотрыклылык кирәк түгел. Сезнең эшегезгә тулысынча бәйле.

Laser Sight

Бу сәер тоела, чөнки медицина җайланмаларын җыю еш 2 класс лазерларын таләп итә (FDA регламенты буенча 1mW чыгару - accessdata.fda.gov тулы классификациягә ия), ләкин 300 - 500mm эш араларында 0,1 мм астында урнашу төгәллегенә мохтаҗ. Coherent Inc. бу спекларга сугылган лазер модульләрен ясый - аларның CUBE сериясе дулкын озынлыгына һәм энергия чыганагына карап 400-600 долларга китә.

Узган ел катетер җыю системасына якынча 635нм кызыл лазер керттек. Дулкын озынлыгы кешеләрнең аңлавыннан мөһимрәк - 635 nm типик флуоресцент яктырту астында 650нмнан яхшырак юл күрсәтә, Лазерексның техник документлары буенча 4х күбрәк күренә. Чыгым аермасы 15-20% булырга мөмкин, ләкин операторлар 8 сәгатьлек сменада тигезләү системасын кулланганда кыйммәт.

Яшел лазерлар (гадәттә 532нм) кеше күзләренә тагын да күренеп тора, шул ук энергия чыганагында кызылга караганда 5х күбрәк. Ләкин алар кыйммәтрәк һәм батарейкаларны тизрәк ашыйлар. 5мВт яшел модульдә агым сызыгын 180МА белән 120МА каршы, кызыл чыгару өчен үлчәдек. Мөһим булган кул кораллары өчен. Дивар көче булган тотрыклы корылмалар өчен, бюджет рөхсәт итсә, яшел кулланыгыз.

ABB Robotics кулон операцияләрен укыту өчен 2017-нче елда лазер күрсәткечләрен IRB сериясенә интеграцияли башлады. Техникларга робот юлларын турыдан-туры операцияләрсез күз алдына китерүне җиңеләйтте. Алар кулланган лазер модульләре бернәрсә дә булмаган -, нигездә, яхшырак шок монтажлау һәм IP67 бәяләнгән йортлар белән коммерция берәмлекләрен кире кайтардылар.

Фанук CRX уртак роботлары белән бүтән ысул белән карады, лазер эмитерын корал флангына куйды һәм аны куркынычсызлык зонасы визуализациясе өчен кулланды. Аларның системасы 10-15 мм диаметрлы нокта проектлый, ул соңгы эффектор белән хәрәкәт итә. Энергия куллану якынча 2W өзлексез эшли, ул корал энергиясе бюджетыннан туры чыга. Тоткычларны яки бүтән эффекторларны күрсәткәндә моның өчен җавап бирергә кирәк.

Универсаль роботлар стандарт итеп лазер күренешләрен кертмиләр, ләкин аларның UR + экосистемасында берничә - партия вариантлары бар. Роботик беләк камерасы кайвакыт тирәнлекне үлчәү өчен коаксиаль лазер белән парлаша, гәрчә ул гади максатка түгел, структуралы яктылык территориясенә керә.

Төзелеш лазер дәрәҗәләре бөтенләй башка категория, ләкин әйтергә кирәк. Bosch's GLL сериясе һәм Dewalt's DW088 икесе дә нокталар урынына 2 класс лазерларын һәм проект линияләрен кулланалар. DW088 якынча 150 $ эшли һәм перпендикуляр сызыкларны feet 1/8 дюймга кадәр 30 футка ыргыта (dewalt.com спецификасы). Бу әйберләр җитәрлек арзанга төштеләр, алар макет эше өчен кечкенә кибет шартларында күрсәтәләр.

Батарейка гомерен исәпләүләр тәртипсезләнә, чөнки лазер диодының эффективлыгы температура белән үзгәрә. Типик кызыл лазер диоды 15 - 20% эффектив булырга мөмкин, димәк кертү көченең 80-85% җылылыкка әйләнә. Шуңа күрә өзлексез дежур корылмалар хәтта түбән энергия модуллары өчен дә җылытуга мохтаҗ.

Без 5мВт кызыл лазер модулын үлчәп, 90МАны 3,3В {{3} at тарттык, бу 5мВт чыгару өчен 300мВт кертү, шуңа күрә якынча 17% эффективлык. CR123A батарейкасын эшләтеп җибәрү (3Вта 1500МАч сыйдырышлык) 16-17 сәгать теоретик эш вакыты бирә, ләкин сез практикада 12-14 сәгать кебек күрерсез, чөнки батарея көчәнеше йөк астында төшә.

Монтаж үзе кыр корылмаларында күргән проблемаларның яртысын китерә. M3 монтаж тишекләре стандарт, ләкин җеп тирәнлеге җитештерүчеләр арасында үзгәрә. Кайбер Кытай модульләре 4 мм тирәнлектә M3x0.5 җепләрен күрсәтәләр, икенчеләре 6 мм тирәнлектә. Тавышсыз яңгырый, ләкин 3 мм алюминий тәлинкә аша җепне бәйләргә тырышканда, бу 2 мм аерма стандарт болтны куллана алуыгызны яки махсус аппарат кирәкме-юкмы икәнен билгели.

Surefire аларның X400 корал утларында тимер юл тоту системасын куллана, бу шулай ук T {{1} ot уя алюминий экструзиясенә индустриаль монтажлау өчен бик яхшы эшли. Кысу көче көйләнә һәм җеп моментына таянмый, бу югары {{3} ib тибрәнү шартларында нульне сакларга ярдәм итә. Бүлекләр якынча 600 $ тора, ләкин мәңге дәвам итә. Без 2018-нче елдан башлап, батареяны алыштырудан тыш нуль белән тәэмин итәбез.

Laser Sight

ИР лазерлары (гадәттә 850нм яки 940нм дулкын озынлыгы) камера сенсорларында күрсәтелә, ләкин кеше күзенә түгел. Оператор күрү линияләренә комачаулый торган яктылык теләмәгән машина күрү кушымталары өчен файдалы. Эдмунд Оптика 850nm модульне 200 - 300 тирәсе сата, алар стандарт сәнәгать камералары белән парлашалар. Basler ace серияле камералар бу диапазонда яхшы сизгерлеккә ия - аларның acA1920-40gm моделе мәгълүматлар таблицасына (baslerweb.com) 50% квант эффективлыгын күрсәтә.

940нм тагын да күренми бара, ләкин камераның сизгерлеге төшә. Күпчелек кремний сенсорлары, бәлки, 30% QE 940nm, 50% белән 850nm, шуңа күрә сез яхшырак яшерү өчен сигнал бирәсез. Кеше - күренгән яктылык чыннан да проблема булса, аңа бәя бирергә кирәк.

Оптик системалар өчен лазер тигезләү кораллары кайвакыт ИР кулланалар, чөнки алар күренгән яктылык проблемалар тудырган мохиттә эшлиләр. Ньюпорт Корпорациясенең IR тигезләү лазерлары 800-1200 $ эшли, ләкин сезгә көйләнә торган энергия чыганагы һәм арзан модульләргә караганда яхшырак нур сыйфаты бирә. M² кыйммәтләре 1,1-1,5 белән коммерция берәмлекләре өчен. Кечкенә державаларга кушылырга яки озын араларда коллимацияне сакларга тырышканда бу мөһим.

Әгәр дә кушымта таләп итмәсә, без аларны кулланмыйбыз. Бәясе тиз өстәлә.

"5мВт лазер күрсәткече" 0,5 миллирадиядән 1,5 миллирадиягә кадәр булган нур аермасы булырга мөмкин. 10 метрда бу 5 мм нокта белән 15 мм нокта арасындагы аерма. Итештерүчеләр кайвакыт моны күрсәтәләр, кайвакытта юк.

Амазонкадан арзан яшел лазерлар 1,2 - 1,5 мрад дивергенциясен эшлиләр. Без гади көйләү белән берничә берәмлекне үлчәдек - билгеле ераклыктагы лазер, ак максат, калиперлар белән урын диаметрын үлчәдек. Төгәл NIST эзләнми, ләкин кушымта эше өчен җитәрлек. CNI яки Laserglow Technologies компаниясеннән кыйммәтрәк DPSS яшел лазерлар, гадәттә, әйбәтрәк түгәрәк профильләре белән 1,0 мрад астында керәләр.

Кечкенә максатларга омтылганда нур профиле мөһим. Гаос балкышы әкрен-әкрен әйләнеш белән чиста үзәк урын бирә. Арзанрак диод лазерлары кайвакыт эллиптик яки тәртипсез профильләргә ия, алар төгәл максатны катлауландыралар. Моны белү өчен бердәнбер ысул - җитештерүченең спецификасына ышану (- исем бренды булмаган куркыныч) яки үзегезне сынап карау.

Хирургия коралларын тигезләү өчен без 0,6 мрад дивергенция максимумын күрсәттек, чөнки эш арасы 400 мм, максат зурлыгы 2 мм. Бу сезгә бераз бушлык бирә, ләкин күп түгел. Катлаулы аерма өчен бәяләр премиясе стандарт сәнәгать модулларына караганда якынча 40% иде.

Без лазер тигезләү системаларын автоматлаштырылган корал көйләү өчен CNC тегермәненә урнаштырабыз. Торакны әйләндерү өчен туры - лазерны монтажлау, проект нурын тотрыклы белешмә максатка кую, һәр корал үзгәргәнче тайпылышны үлчәү. Тестта яхшы эшләделәр, җитештерүдә уңышсыз булдылар, чөнки сыек томан кисү 2 атна эчендә лазер тәрәзәсен бозды. Дизайн этабында бу турыда беркем дә уйламады.

Чишелеш лазер аппертурасы аша даими һава агымын саклап торган кысылган һава чистарту очын өстәде. 45 $ өлешләргә һәм машинага 2 сәгать урнаштыру вакыты өстәлде. Оригиналь дизайнда булырга тиеш иде.

Температураны компенсацияләү кешеләрне тешләгән тагын бер нәрсә. Без 65 градус Fдан 140 градуска кадәр эшләячәк композицион урнаштыру коралы өчен лазер урнаштыру системасын күрсәтер идек, лазер модул җитештерүчесе аларның агрегаты 140 градуска кадәр бәяләнүен әйтте, ләкин нуль сменасы 120 градуска кадәр гарантияләнгәнен искә төшермәде. Толерантлык өчен бөтенләй кабул ителми.

Температура компенсациясе турында ачык мәгълүмат бирүче бүтән җитештерүчегә (Лазер компонентлары DG GmbH, аларның FP сериясе) күчү тәмамланды. Бәясе охшаш иде, модуль өчен якынча 380 $, ләкин алар без кызыксынган тәртипне сынап карадылар һәм документлаштырдылар.

Laser Sight

Product - күләмле производство өчен, анда лазер күренеше продуктка урнаштырылган, кайвакыт сез чимал диодны һәм драйвер схемасын әзер модуль сатып алу урынына турыдан-туры урнаштырасыз. Без моны 3мВт кызыл лазер - кирәк булган медицина җайланмасы өчен эшләдек, Осрам ПЛТ 5 450 диодларын 1000 күләмдә сатып алу һәрберсе якынча 4,20 $ (дистрибьюторлар өчен osram.com 2023 бәясе), шулай ук IC драйверы һәм пассив өчен тагын 2-3 $. Тулы модульләрнең һәрберсе 25-40 $ тора, шуңа DIY күләмендә мәгънәле.

Тискәре ягы - сез үзегезнең оптик дизайн, җылыту, драйвер схемасын тикшерү, ышанычлылыкны тикшерү. Медицина җайланмасына FDA җибәрүне таләп иткән нәрсә өчен, бу зур инженерлык эше. Дизайн һәм тикшерү өчен без барлыгы 200 сәгать сарыф иттек, ләкин җитештерү чыгымнары өчен якынча 18,000 $ компонент чыгымнарын саклап калдык. 1000+ берәмлектә кыйммәт, 500 берәмлек астында түгел.

Оптиканы туплау - катлаулы өлеш. Ялан диодтан яхшы нур сыйфатын алу өчен сезгә асферик линза яки күп - элемент системасы кирәк. Эдмунд Оптика лазер коллимациясе өчен асферик линзаларны НА һәм диаметрга карап 25-50 доллардан башлый. Ләкин яхшы коллимация алу диод белән линза арасында төгәл араны таләп итә, гадәттә 0,05 мм. Димәк, торакны төгәл эшкәртү яки йозак белән көйләү винталары.

Кайбер җитештерүчеләр моны - колимацияләнгән диод модуллары белән әйләндереп алалар. Thorlabs аларның CPS сериясенә ия, алар диодны, драйверны һәм тупланма оптиканы TO {{2} pack пакетлый ала. Unitайланмага якынча 80-120 $, бу әзер лазер күрсәткечләренә караганда арзанрак һәм дизайнның сыгылмалылыгын бирә.

Ни өчен күбрәк кеше моны урнаштырылган кушымталар өчен кулланмый. Алар механик толерантлык проблемаларының күбесен чишәләр, шул ук вакытта чыгымнарны уртача күләмдә саклыйлар.

1-5мВт диапазонында күчерелгән лазер модульләре өчен,литий CR1 / 3N батареягаҗәп эш. Алар физик яктан кечкенә, ләкин 170МАчны 3Вта тутыралар, гадәти кызыл лазер модулларында 8-10 сәгать эш вакыты җитәрлек. Без аларны AA батарейкалары артык зур булган кул белән тигезләү коралларында кулландык. Бәясе күзәнәк өчен якынча 2-3 $ эшли, һәм саклану вакыты 10+ ел, запас инвентаризация өчен мөһим.