滨松LCOS-SLM 空间光调制器实现高质量高吞吐智能化的激光制造

图1 传统激光加工方式和反馈控制的光场调控激光加工技术对比

　　目前虽然传统的激光加工方式在一些应用中可以实现高精度、高质量的加工，但是仍然存在加工吞吐量不足的瓶颈。例如并行光束可以提高加工速度，因此需要一种光学器件对高功率激光进行调控，通过LCOS-SLM可以实现对激光在二维甚至三维方向进行高精度的控制，实现在激光加工过程中的高精度和高吞吐量等特性。而且结合数字反馈技术，可以实现更高精度和更高吞吐量。

　　提高生产线加工稳定性及一致性

　　传统的激光加工过程，加工系统可能会受到安装条件，环境温度，湿度，时间老化等因素的影响，导致光束的强度，聚焦特性以及位置发生改变，从而导致加工精度和一致性发生改变，降低了生产效率和增加了维护成本。

　　通过反馈控制的光场调控技术，使得可以动态调整光束，补偿掉外部因素对加工系统的影响，例如温度，湿度，激光器本身，很大程度上提高了系统的稳定性和减少了维护成本。

　　实现动态激光加工灵活控制

　　滨松的LCOS-SLM通过反馈控制与高强光耐受设计(最高平均功率可达700W以上)，是实现激光加工从“静态固定”成为“可编程自适应”的关键器件，可以灵活的控制多点的加工位置和聚焦光斑的深度，实现加工的高精度。

　　实现真正智能的激光加工技术

　　在未来，激光加工工艺将会与机器学习与人工智能(AI)相结合，去不断地计算多种参数，优化出理想的工艺条件，然后将理想工艺参数给到激光加工设备进行加工。这个过程被称为基于信息物理系统(CPS)的激光加工。在基于CPS的激光加工中，不仅要发展从物理空间到网络空间的传感技术，而且要发展在物理空间中再现衍生工艺配方的硬件。实现CPS的关键技术之一是光的精确控制装置，即空间光控制技术。

　　图2 Cyber-Physical System 概念

　　想要获得理想的激光加工参数，如光强度、光束直径和聚焦形状，在很大程度上取决于被加工的材料。因此，在众多参数中寻找理想工艺组合是一个非常耗时的过程，而使用LCOS-SLM可以减少此过程所需的时间,使我们能够在短时间内获得多种不同条件下的激光加工结果。

　　此外，利用空间光调制器可实现自适应控制，通过与网络空间的激光加工数据库相结合，有望同步完成激光加工过程及其优化。