A különböző típusú lézerek előnyei, hátrányai és alkalmazásai

Bevezetés

A lézerek egyedülálló képességeikkel és a fény pontos irányításával számos iparágat átalakítottak. A különböző lézertípusok azonban különböző előnyökkel és hátrányokkal rendelkeznek, és így alkalmasak bizonyos alkalmazásokhoz. Ebben a cikkben a különböző lézertípusok előnyeit, hátrányait és alkalmazásait vizsgáljuk meg, lehetővé téve erősségeik és korlátaik jobb megértését.

1.Solid-State lézerek

1.1 Előnyök

• Nagy teljesítmény és hatékonyság: A szilárdtest-lézerek nagy kimeneti teljesítményt képesek elérni nagy energiaátalakítási hatékonysággal, így ideálisak az intenzív lézersugarakat igénylő alkalmazásokhoz.
• Pontos sugárminőség: A szilárdtest-lézerek kiváló sugárminőséget biztosítanak, szoros fókuszú és kollimált sugárzást biztosítanak, ami elengedhetetlen a precizitást és pontosságot igénylő alkalmazásokhoz.
• Hosszú működési élettartam: A szilárdtest-lézerek hosszabb működési élettartamot biztosítanak, csökkentve a karbantartási és csereköltségeket.
• Kompakt méret és robusztusság: A szilárdtest-lézerek kompakt méretűek, így alkalmasak a különböző rendszerekbe való integrálásra. A környezeti körülményekkel szemben is robusztusak, így megbízható teljesítményt biztosítanak.

1.2 Hátrányok

Korlátozott hullámhosszú sokoldalúság: A szilárdtest-lézerek más lézertípusokhoz képest korlátozott hullámhosszúságúak, ami korlátozhatja alkalmazhatóságukat bizonyos alkalmazásokban.

Hűtési követelmények: A szilárdtest-lézerek nagy kimeneti teljesítményük miatt a hőelvezetés kezeléséhez hűtőrendszerekre lehet szükség, ami növeli a komplexitást és a költségeket.

Magasabb költségek: A szilárdtest-lézerek kezdeti költségei általában magasabbak, mint más lézertípusoké, ami bizonyos alkalmazások számára kevésbé elérhetővé teszi őket.

1.3 Alkalmazások

• Anyagfeldolgozás: A szilárdtest-lézereket széles körben használják a különböző anyagok, köztük fémek, műanyagok és kerámiák lézervágására, hegesztésére, gravírozására és jelölésére.
• Tudományos kutatás: Spektroszkópia, mikroszkópia és más, nagy teljesítményt és pontosságot igénylő kutatási alkalmazásokban alkalmazzák.
• Orvosi eljárások: A szilárdtest-lézereket a bőrgyógyászatban tetováláseltávolításra, a szemészetben látásjavításra, valamint a sebészeti eljárásokban szöveteltávolításra és koagulációra használják.
• Védelem és katonaság: A szilárdtest-lézerek döntő szerepet játszanak a célzás, a távolságmérés és az irányított energia alkalmazásokban.

2.Gázlézerek

2.1 Előnyök

• Széles hullámhossz-tartomány: A gázlézerek a rendelkezésre álló hullámhosszok széles spektrumát kínálják, így sokoldalúan alkalmazhatók különböző, meghatározott hullámhosszokat igénylő alkalmazásokhoz.
• Nagy teljesítmény és sugárminőség: A gázlézerek nagy teljesítményt és jó sugárminőséget képesek biztosítani, ami hatékony és pontos feldolgozást tesz lehetővé.
• Folyamatos hullám és impulzusüzem: Rugalmasságot biztosítva a különböző alkalmazásokhoz.
• Koherencia és stabilitás: A gázlézerek kiváló koherenciát és stabilitást mutatnak, ami elengedhetetlen a pontosságot és megbízhatóságot igénylő alkalmazásokhoz.

2.2 Hátrányok

• Nagy méret és összetettség: A gázlézerek jellemzően nagyobb méretűek és bonyolultabb felépítésűek, ami korlátozhatja alkalmazásukat bizonyos helyszűkös alkalmazásokban.
• Korlátozott átlagos teljesítmény: A szilárdtest-lézerekhez képest a gázlézerek átlagos kimeneti teljesítménye korlátozott lehet, ami befolyásolja a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz való alkalmasságukat.
• Gáztöltési és hűtési követelmények: A gázlézerek az optimális teljesítmény fenntartásához rendszeres gázutántöltést és hűtőrendszereket igényelnek, ami növeli az üzemeltetés bonyolultságát.

2.3 Alkalmazások

• Orvosi alkalmazások: A gázlézereket sebészeti eljárásokban, például a bőrgyógyászatban, a szemészetben és a rákos megbetegedések kezelésében használják.
• Lézerpumpáló források: Ezek más lézerek, többek között szilárdtestlézerek és festéklézerek pumpáló forrásaként szolgálnak.
• Tudományos kutatás: Gázlézerek alkalmazása atomfizikai kísérletekben, plazmadiagnosztikában és spektroszkópiában.
• Ipari feldolgozás: A lézerrel történő jelölés, fúrás és anyagvágás során használják őket olyan iparágakban, mint az autóipar, az elektronika és az űrkutatás.

3.Semiconductor Lasers (diódalézerek)

3.1 Előnyök

• Kis méret és kompakt kialakítás: A félvezető lézerek kompaktak, így alkalmasak a hordozható eszközökbe és a korlátozott helyigényű alkalmazásokba való beépítésre.
• Nagy hatékonyság és alacsony energiafogyasztás: Az energiatakarékossághoz hozzájárulva nagy energiaátalakítási hatékonyságot és kisebb energiafogyasztást biztosítanak.
• Széles hullámhossz-tartomány: A félvezető lézerek a hullámhosszok széles skáláját fedik le, ami változatos alkalmazásokat tesz lehetővé.
• Közvetlen modulációs képesség: Ez lehetővé teszi a távközlésben és az adatátvitelben való alkalmazást.

3.2 Hátrányok

• Alacsonyabb kimenő teljesítmény: A félvezető lézerek jellemzően alacsonyabb kimenő teljesítménnyel rendelkeznek a szilárdtest- és gázlézerekhez képest, ami korlátozza alkalmazásukat bizonyos nagy teljesítményű alkalmazásokban.
• Korlátozott koherencia és sugárminőség: A félvezető lézerek koherenciája és sugárminősége alacsonyabb lehet, mint más lézertípusoké, ami befolyásolja alkalmasságukat a fény pontos szabályozását igénylő alkalmazásokban.
• Viszonylag rövid működési élettartam: A félvezető lézerek működési élettartama rövidebb, mint más lézertípusoké, ami időszakos cserét tesz szükségessé.
• Hőmérséklet-érzékenység: Teljesítményüket befolyásolhatják a hőmérséklet-ingadozások, ami gondos hőkezelést igényel.

3.3 Alkalmazások

• Távközlés: A félvezető lézerek szerves részét képezik az üvegszálas kommunikációs rendszereknek, lehetővé téve a nagy sebességű adatátvitelt nagy távolságokra.
• Lézeres nyomtatás és szkennelés: Lézernyomtatókban, vonalkódszkennerekben és lézeres mutatókban használják.
• Adattárolás: A félvezető lézerek döntő szerepet játszanak a CD, DVD és Blu-ray rendszerekben az adatok olvasásában és írásában.
• Orvosi alkalmazások: Lézerterápia és nem invazív orvosi diagnosztika.

4.Fiber lézerek

4.1 Előnyök

• Kiváló sugárminőség és nagy fényerő: A szálas lézerek kivételes sugárminőséget és nagy fényerőt biztosítanak, lehetővé téve a precíz és hatékony anyagmegmunkálást.
• Nagy teljesítményű skálázhatóság: A fénysugár minőségének megőrzése mellett nagy teljesítményszintre méretezhetők, így alkalmasak igényes ipari alkalmazásokhoz.
• Hatékony és megbízható működés: A szálas lézerek nagy energiaátalakítási hatékonysággal rendelkeznek, és hosszú távú stabilitást mutatnak, minimalizálva az állásidőt.
• Jó hőkezelés: A szálszerkezetnek köszönhetően kiváló hőelvezetési tulajdonságokkal rendelkeznek, ami növeli az általános megbízhatóságot.

4.2 Hátrányok

• Korlátozott hullámhosszú sokoldalúság: A szilárdtest-lézerekhez hasonlóan a szálas lézerek is korlátozásokkal rendelkeznek a rendelkezésre álló hullámhosszok tekintetében.
• A szálak kezelése és illesztése bonyolult: A száloptikák kezelése és illesztése összetett lehet, és speciális készségeket és berendezéseket igényel.
• Magasabb kezdeti költségek: A szálas lézerek kezdeti költségei magasabbak lehetnek, mint más lézertípusoké, ami bizonyos költségvetés-érzékeny alkalmazásoknál tényező lehet.

4.3 Alkalmazások

• Anyagfeldolgozás: A szálas lézereket nagy teljesítményüknek és erős hőhatásuknak köszönhetően széles körben használják fémek vágására, hegesztésére, fúrására és jelölésére.
• Távközlés: A száloptikai kommunikációban optikai jelek nagy távolságokra történő továbbítására és erősítésére használják.
• LIDAR rendszerek: A szálas lézereket a LIDAR (Light Detection and Ranging) rendszerekben használják távérzékelésre, környezeti megfigyelésre és 3D térképezésre.
• Biomedicinális alkalmazások: A sebészeti eljárásokban, a képalkotásban és a bőrgyógyászati kezelésekben találnak alkalmazást.

Következtetés

Minden lézertípusnak megvannak a maga előnyei, hátrányai és alkalmazásai, ezért fontos, hogy alaposan mérlegelje az adott alkalmazás követelményeit. A szilárdtest-lézerek nagy teljesítményt és pontos sugárminőséget biztosítanak, a gázlézerek sokoldalú hullámhosszúságot és nagy teljesítményt kínálnak, a félvezető lézerek kompaktak és hatékonyak, a szálas lézerek pedig a nagy teljesítmény skálázhatóságát kiváló sugárminőséggel kombinálják. A különböző lézertípusok erősségeinek és korlátainak megértése kulcsfontosságú az adott alkalmazáshoz legmegfelelőbb lézer kiválasztásához, ami optimális teljesítményt és sikeres eredményeket biztosít.

Járműipar: Smart Klaus a fischer Sondermaschinenbau GmbH-nál használatban

Peter Hopfnak világos elképzelése volt: "Egy folyamatbiztonságos, felhasználóbarát asszisztencia-rendszert akartunk, amelyet a dolgozóink szívesen használnak". A fischer Sondermaschinenbau GmbH projektvezetője már több hónapja dolgozik a Smart Klaus szal. És teljesen elégedett új kollégájával.

Az Optimum datamanagement solutions GmbH optikai asszisztencia rendszere az egyik legkifinomultabbnak számít a piacon. Videó, képek vagy rajzok segítségével vezeti végig a munkatársakat a gyártási folyamaton. A beépített kamerán keresztül összehasonlítás történik a referenciaadatokkal, és az eredményt valós időben közli a dolgozóval. A Smart Klaus bővítése szerszámok vagy más rendszerek integrálásával további lehetőséget kínál.

De miért volt egyáltalán szükség egy ilyen rendszerre?

Emberek a gépek ellen?

A digitalizáció és az automatizálás előrehalad. És nem állnak meg a kézi gyártásnál. Ahol tegnap még emberek voltak, ott ma már robotkarok vannak. Különösen az ismétlődő feladatokat lehet ma már költséghatékonyan helyettesíteni technikai megoldásokkal.

De számos olyan terület van, ahol az ember nélkülözhetetlen. Például, amikor egy munkadarab speciális követelményei egy tapasztalt alkalmazott készségét és tudását is megkövetelik. Az automatizált rendszerek által támasztott verseny azonban egyre erősebb. Ezzel egyidejűleg az ügyfelek igényei is nőnek. Az egyes tételméret és az egyedi gyártás állandó vagy akár csökkenő egységárak mellett olyan egyedi értékesítési lehetőséget jelent a konkurenciával folytatott harcban, amelyet egyetlen vállalat sem nélkülözhet.
Clever Klaus mint optikai asszisztens rendszer a fischer Sondermaschinenbau-nál

A digitális asszisztensrendszerek előnyei: Siker a szinergiának köszönhetően

A Smart Klaushoz hasonló asszisztencia-rendszerek alapgondolata egyszerű: az emberek olyan képességekkel rendelkeznek, amelyeket egy gép soha nem tud megtanulni. Technikailag a kéz rugalmasságában, pontosságában és irányíthatóságában messze nem pótolható. Kognitív szempontból a problémamegoldó képesség, a tapasztalatok más eseményekre való átvitelének képessége és az absztrakt gondolkodás messze megelőz minden számítógépet.

A digitális kollégának azonban más területeken is megvannak az erősségei. Nincs fáradtság vagy koncentrációhiány. Ráadásul szinte a végtelenségig képes adatokat tárolni, keresni bennük, és így olyan mintákat találni, amelyek új felismeréseket nyújtanak.

Ha az ember és a gép erősségeit értelmes módon kombináljuk, szinergiahatások jönnek létre, és a másik gyengeségei hatékonyan ellensúlyozhatók. Az eredmény egy olyan munkavállaló, aki gyorsabban, hibátlanabbul és kevesebb stresszel tud dolgozni. A termelés akár 20 százalékos növekedése is könnyen lehetséges - kezelhető költségek mellett.

Költséghatékony...

A fischer is reagál a piaci igényekre. Ezért szívesen próbál ki innovatív megközelítéseket, és integrálja azokat a saját termelésébe. "Kezdetben olyan rendszert kerestünk, amely támogatja a munkásainkat az összeszerelésben és megkönnyíti a munkájukat" - mondja Armin Bläse, a speciális gépgyártási részleg vezetője. "Ma már képesek vagyunk folyamatainkat egyértelműen feltérképezni. És közvetlenül utána minőségi eredményt is kapunk."

A folyamatoptimalizálás során a szerelőszerkezeteket is egyszerűsítették és minden változathoz használhatóvá tették. Ez kedvezően hatott a beállítási időkre, valamint a tárolási és karbantartási költségekre.

Ennek oka, hogy a SMART Klaus könnyen használható a teljes üzemi terület agyaként és interfészeként. A fischernél a rendszert összekapcsolták a robotcellákkal, így a folyamatoptimalizálás még erőteljesebbé és hatékonyabbá vált.

... és munkavállalóbarát

A SMART Klaus azonban nemcsak a költségeket csökkenti és hatékonyabbá teszi a termelést. A rendszer a munkavállalók számára is előnyökkel jár. Ugyanis jelentősen csökken a nyomás, hogy tiszta, hibamentes munkát végezzenek. A hibák felismerésének felelőssége mostantól a segédrendszerre hárul, nem pedig a dolgozóra. "A kezelők általában félnek attól, hogy hibát követnek el. Ez most megszűnt. A dolgozók felszabadulnak, és ennek következtében sokkal gyorsabban és hatékonyabban tudnak dolgozni" - mondja Saskia Raible is az üzembe helyezési csoportból.
Bónuszpontok a teljes dokumentációért

A fischer Smart Klaus egyik meggyőző tulajdonsága az, hogy minden folyamatlépés nyomon követhető. Az összeszerelés kezdetén egy nyomon követési számot generálnak. Ez a szám később felhasználható a helyes összeszerelés ellenőrzésére. Visszautasítás vagy reklamáció esetén minden releváns adat visszakereshető, és az ügyfél igényei ellenőrizhetők.

Az SMART Klaus végig meggyőzi az egész vonalat.

Daniel Genkinger ügyvezető igazgató is meg van győződve arról, hogy a fischer Sondermaschinenbau GmbH bölcs döntést hozott a SMART KLAUS-szal. "A munkássegítő rendszer tökéletes továbbfejlesztés számunkra, és egyszerre több előnyt egyesít magában. A bonyolult szerelvényeket és vizsgálóegységeket egy kamerás folyamatirányítás váltja fel.

Az üzembe helyezéssel, de a változáskezeléssel kapcsolatos erőfeszítések is maximálisan csökkennek. Továbbá az összes folyamatlépés és jóváhagyás teljes dokumentációja maximális folyamatbiztonságot biztosít. Végeredményben ez jelentősen csökkentheti az értékláncon belüli költségeket. Egyszerűen tökéletes az automatizálási projektjeink és ügyfeleink számára".

A kézi munkahely minél egyszerűbb és kényelmesebb kialakítása, hogy az összeszerelést ne
csak hibamentesen, hanem minden munkavállaló számára kényelmesebbé tegye, a mi kompetenciánk.
A SMART KLAUS  THT asszisztensrendszerének új funkcióival ismét egy lépéssel közelebb
kerültünk ehhez a célhoz.

A projektor lehetővé teszi a párhuzamos munkavégzést.
A kamera és a lézerfény biztonságosan végigvezetik a dolgozókat az összeszerelési folyamaton.
A lézer rámutat az elhelyezési pozícióra, a kamera pedig valós időben rögzíti az aktuális munkalépést,
és ellenőrzi, hogy a megfelelő alkatrész helyesen lett-e elhelyezve.
Ha minden rendben van, a lézer jelzi a következő elhelyezési pozíciót.
A munkaállomáson lévő monitor tájékoztat az összes összeszerelési lépés állapotáról.
Ez az interakció kiválóan működik az egymás után végzett tevékenységeknél -
így számos munkahelyen is használatos.

A THT-gyártás során egy forrasztókeret gyakran több panelt tartalmaz, így az összeszerelés
párhuzamosan történik. A munkás lézerrel történő irányításának ezért egyszerre több helyet
kell megjelölnie. Itt azonban a lézer eléri az alkalmazási határait, mivel a lézertükröket nem
lehet elég gyorsan mozgatni.

A megoldás: egy nagy teljesítményű kivetítő, amellyel most a SMART Klaus THT asszisztens
rendszerét szereltük fel. Átviszi a meghatározott pozíciókereteket a munkafelületre,
és így minden használat során megmutatja a helyes szerelési pozíciókat.
A munkás maga dönti el, hogy milyen sorrendben szerel össze. A következő lépésre való
továbbítás a szokásos módon történik.

A jobb tájékozódás érdekében mostantól lehetőség van különböző színű jelölések beállítására is.
A munkautasítások is rugalmasan kivetíthetők, ami szintén előnyös a könnyű kezelhetőség és a
munkaergonómia szempontjából. És ami a legjobb: az alkalmazott  projektorral a Smart Klaus
hatékonyabb, de nem drágább, mint a lézeres berendezésekkel.

Pick-by-light - az összeszerelés nem is lehetne egyszerűbb
Annak érdekében, hogy az összeszerelés ne csak hibamentes legyen, hanem bármelyik
munkavállaló elvégezze,
a lehető legegyszerűbbnek és legkényelmesebbnek kell lennie.
Ez fontos szempont, amikor a képzetlen munkavállalók képzéséről, a nyelvi akadályok
leküzdéséről vagy a fogyatékkal élők problémamentes integrálásáról van szó a termelési folyamatba.

A Pick-by-light elvezeti a dolgozót az alkatrészek kézi felvételétől azok helyes elhelyezéséig.
Ugyanakkor a funkció optimalizálja az ergonómiát a munkahelyen, mivel a tekintet állandóan
a munkadarabra és nem a monitorra irányul. Az azonos kialakítású vagy geometriájú alkatrészek
összekeverése gyakorlatilag lehetetlen. Ez vonatkozik azokra az oldalsó feliratozású alkatrészekre is,
amelyeket nem lehet kamerával leolvasni.

Ez elég ok arra, hogy a SMART Klaus THT asszisztencia-rendszerét a pick-by-light funkcióval bővítsük.

A Pick-by-light jelzi, hogy az alkatrészt melyik tartóból kell kivenni.

A berendezés hajtott konvejor pálya ésa jelölő kabin integrált változata.

A jelölő fej Z ( dinamikus fókusz ) és Y ( átmérő követés ) hajtott tengelyekkel ellátott kivitel.
A kommunukáció PROFISAFE bázison zajlik. A termékek berakása robot által történik.

Az előpoziciónálás állítható vezetőkkel történik. A kettős érzékelők megakadályozzák
a termékek feltorlódását.

 

 

Automatikus központosítás

Mikor a termék a jelölő térbe érkezik , az integrált kamera azonosítja a méretét valamint
meállapítja a valós pozicióját. Mivel a darabot nem lehet forgatni, de a jelölésnek a két furat közé kell
esnie, a kamera és szoftver kombinációja a jelölést az adott darabpozicióhoz illeszti.

VIDEÓ a jelölésről.

A piacon rengeteg ultrahangos mosóberendezés kapható, nagyon nehéz a megfelelő alkalmazás kiválasztása. Ebben a rövid bejegyzésben szeretnénk néhány tippet adni, mit kell figyelembe venni egy új ultrahangos berendezés vásárlása előtt.