Была проведена модернизация элементов кинематической системы и корректировка программного обеспечения установки лазерной резки общепромышленного портального исполнения, с волоконным лазером мощностью 2 кВт и полем обработки 800x400 мм.
Результат превысил расчетные ожидания многократно. А именно, удалось добиться снижения погрешности обработки контура детали, до значения дискреты датчика обратной связи в 1 мкм.
Во время выполнения проекта был разработан метод корректировки неровностей координатной системы путем их компенсации противодвижением оси, перпендикулярной к ведущей. Цикл обработки компенсации укладывается в position update rate виртуального контроллера Aerotech A3200 и обрабатывается также линейной и круговой интерполяцией.

Проводилась непосредственно на территории заказчика, по его требованиям к конструкции, с учетом жесткого режима эксплуатации оборудования на коммерческом предприятии. Лазерная машина имеет конструкцию, позволяющую защитить элементы привода от агрессивной среды, в зоне обработки керамических материалов. Также, в конструкцию внедрены элементы, для последующей роботизации и автоматизации процесса загрузки-выгрузки материалов и заготовок. Особенность конструкции оптического тракта - разработка коллимирующего устройства, позволившего производить керамические заготовки электронных плат без необходимости их постобработки. Это было достигнуто за счет подмены общепринятого Гауссового распределения диаграммы направленности лазерного излучения, распределением с дополнительными модами, которые используются для проплавления керамических брызг и получения гладкой поверхности.

Произведена замена линейных двигателей и, полностью, электропривода и системы управления машины для 4-х координатной микрообработки с лазерным источником на парах меди. Также переведена на современную элементную базу видеосистема, с перемещаемой реперной точкой, для непосредственного задания параметров и точки лазерной обработки. Разработана и внедрена оригинальная программа управления, на базе виртуального контроллера движения собственной разработки. Требования к программе и ее интерфейсу формулировались непосредственно персоналом лаборатории, имеющим 20-30-летний опыт соответствующей работы на оборудовании различных производителей. Отклонения размеров деталей от математической модели не превышает 3 мкм.
Работы по модернизации лаборатории были продолжены и в 2022-2023 гг.

Несмотря на то, что ремонт оборудования является рядовым событием, некоторые эпизоды достойны отдельного упоминания, тем более, что за конечный результат отвечали именно мы.
При ремонте лазерной машины для микрообработки с СО2-лазером Rofin Sinar SCx20HP10.6L стороннего производителя была найдена причина невозможности настройки параметров резки. Первоначальные консультации с производителем источника (Британия) не дали результатов, поскольку отклонения формы лазерного пятна вполне укладывались в допустимые пределы. Тем не менее, была проведена юстировка зеркал лазерного источника до почти идеального состояния, но проблемы это не решило.
Для выяснения причин, было произведено дополнительное исследование, включающее в себя построение оптического стенда, позволяющего изображать выделенную плоскость ближней зоны (до 50 см. от выходного окна резонатора) на плоскость входного окна матрицы системы SPIRICON. Оптическая схема позволила юстировать оптику лазера как в ближней, так и в дальней зонах в режиме генерации.
На диаграмме стали отчетливо видны дополнительные моды излучения, значительно ухудшающие качество распределения мощности лазера. Стало возможным, наконец, сделать вывод о необходимости юстировки зеркал резонатора. При осмотре корпуса, был обнаружен скол на его нижнем фланце и следы юстировки зеркал. Т.е., при производстве машины, лазерный источник уронили и пытались скрыть следы ремонта.
Естественно, в работе принимали участие не только и не столько сотрудники ООО "Точная мехатроника", включая случайно оказавшихся в России отечественных специалистов, наш вклад заключался в правильном определении неисправности изначально и в отстаивании своей точки зрения, в противостоянии подавляющему авторитету российских разработчиков лазеров.

Лучшая возможность изучить влияние различных факторов на качество лазерной обработки - это сравнить между собой несколько лазерных машин отечественного производства. В данном случае удалось изучить сразу 6 почти одинаковых машин.
Не все отечественные производители заботятся о качестве серийного производства, поэтому каждая машина приобретает свои индивидуальные особенности, как то качество юстировки лазерного источника, точность изготовления деталей станка, юстировка элементов кинематической системы, качество изображения видеосистемы и тому подобное. Играет роль даже неоднозначность работы программного обеспечения при разных последовательностях действий оператора установки лазерной резки.
Какие из этого были сделаны выводы:

1. Не доверять никаким паспортам оборудования, где характеристики осей указываются только по отдельности, поскольку из взаимное расположение не может быть гарантировано никаким интерферометром
2. Запрашивать паспорта на гранитные станины в обязательном порядке, стоимость их изготовления различается в разы для разных классов точности и если производитель сэкономил, получение неисправимых проблем гарантировано
3. Для CO2 лазеров требовать диаграммы направленности в ближней и дальней зонах. Или, по крайней мере, проверять диаграмму направленности с помощью простых способов, вроде прозрачного оргстекла. И уж точно, пятно лазерного контакта на материалах, вроде скотча, должно быть идеально круглым.
4. Никогда не заключать договоров поставки, в которых основными параметрами оборудования являются повторяемость и точность позиционирования осей. Всегда должна быть указано максимальное отклонение размеров деталей от их математических моделей.
5. Никогда не покупать промышленное оборудование у лиц, называющих себя учеными. Разное количество ссылок на Институт общей физики АН РФ, например, не гарантирует даже правильного применения теоремы Пифагора.
6. Проверять работу программного обеспечения для оператора в первую, а не последнюю очередь. Особенно, если с вами говорят представители НИИ.