Integrazzjoni tal-Laser Sight għal Applikazzjonijiet Moderni

Ħafna nies jaħsbu li l-laser sights huma biss għall-armi tan-nar, iżda t-teknoloġija nfirxet ħafna lil hinn minn dak is-suq inizjali. Ilna naħdmu ma 'sistemi ta' mira bil-lejżer mill-2019, u l-applikazzjonijiet jibqgħu jespandu fis-setturi industrijali, mediċi u robotiċi fejn il-punt ta 'preċiżjoni huwa importanti.

Il-prinċipju bażiku ma tantx inbidel - qed tipproġetta raġġ viżibbli jew IR li jimmarka fejn se tolqot xi ħaġa jew fejn għodda se tidħol. Iżda l-eżekuzzjoni ssir ikkumplikata malajr meta tikfattura l-għażliet tal-immuntar, ir-rekwiżiti tal-enerġija u l-kundizzjonijiet ambjentali.

Crimson Trace ħarġet is-serje Rail Master tagħhom lura fl-2018, u dawk l-unitajiet setgħu jimmaniġġjaw 1000G ta 'xokk ta' rtirar. Dik l-ispeċifikazzjoni saret punt ta 'referenza għall-immuntar industrijali għaliex jekk tibqa' ħaj mill-irkuprar tal-arma tan-nar, se tieħu ħsieb il-biċċa l-kbira tal-ambjenti ta 'vibrazzjoni fil-manifattura. Il-mudell RM-110 mexxa madwar $280 bl-imnut (prezz crimsontrace.com mill-2020), li kien wieqaf iżda tak laser aħmar ta '5mW li baqa' żero wara impatti ripetuti.

Għax-xogħol tal-linja tal-assemblaġġ, ittestjajna s-serje TLR ta 'Streamlight flimkien ma' xi għażliet irħas minn manifatturi barranin. Id-drift tat-temperatura kien il-qattiel - unitajiet li jiswew taħt $50 jaqilbu l-punt ta 'mira tagħhom bi 3-4 pulzieri f'20 pied meta jmorru minn 60 grad F għal 95 grad F temp art tal-ħanut. L-unitajiet Streamlight (madwar $ 180-220 skont il-mudell) żammew żero f'0.5 pulzieri f'dik il-firxa skont l-ittestjar fuq il-bank tagħna fis-sajf tal-2021.

Inti mhux dejjem għandek bżonn dak il-livell ta 'stabbiltà għalkemm. Jiddependi kompletament fuq dak li qed tagħmel.

Laser Sight

Dan isir stramb minħabba li l-assemblaġġ tal-apparat mediku ħafna drabi jeħtieġ lejżers tal-Klassi 2 (taħt 1mW output skont ir-regolamenti tal-FDA - accessdata.fda.gov għandu l-klassifikazzjonijiet sħaħ) iżda jeħtieġ preċiżjoni tal-pożizzjonament taħt 0.1mm f'distanzi ta 'ħidma ta' 300-500mm. Coerent Inc. jagħmel moduli tal-lejżer li jolqtu dawk l-ispeċifikazzjonijiet - is-serje CUBE tagħhom tmur għal madwar $ 400-600 għal kull unità skont il-wavelength u l-output tal-enerġija.

Integrajna xi lejżers ħomor 635nm f'sistema ta 'assemblaġġ ta' kateter is-sena li għaddiet. Il-wavelength huwa importanti aktar milli n-nies jirrealizzaw - 635nm jidher aħjar minn 650nm taħt dawl fluworexxenti tipiku, xi ħaġa bħal 4x aktar viżibbli skont id-dokumentazzjoni teknika ta 'Laserex. Id-differenza fl-ispiża hija forsi 15-20% iżda jiswa meta l-operaturi qed jużaw is-sistema ta 'allinjament għal xiftijiet ta' 8 sigħat.

Lejżers ħodor (tipikament 532nm) huma saħansitra aktar viżibbli għall-għajnejn tal-bniedem, bejn wieħed u ieħor 5x aktar mill-aħmar bl-istess qawwa. Iżda jiswew aktar u jieklu batteriji aktar malajr. Aħna mkejla tiġbed kurrenti fuq modulu aħdar 5mW f'180mA kontra 120mA għal output aħmar ekwivalenti. Għal għodod li jinżammu fl-idejn li huma importanti. Għal installazzjonijiet fissi b'qawwa tal-ħajt, uża l-aħdar jekk il-baġit jippermetti.

ABB Robotics bdiet tintegra laser pointers fis-serje IRB tagħhom madwar l-2017 għall-operazzjonijiet teach pendant. Għamilha aktar faċli għat-tekniċi biex jivviżwalizzaw il-mogħdijiet tar-robot mingħajr ma jmexxu operazzjonijiet ħajjin. Il-moduli tal-lejżer li użaw ma kienu xejn fancy - bażikament unitajiet kummerċjali ppakkjati mill-ġdid b'immuntar ta 'xokk aħjar u housings gradati IP67.

Fanuc ħa approċċ differenti bir-robots kollaborattivi CRX tagħhom, poġġi l-emittent tal-lejżer fil-ħanek tal-għodda u użah għall-viżwalizzazzjoni taż-żona tas-sigurtà. Is-sistema tagħhom tipproġetta spot ta 'dijametru ta' 10-15mm li jiċċaqlaq mal-effettur tat-tarf. Il-konsum tal-enerġija jaħdem madwar 2W kontinwu, li joħroġ dritt mill-baġit tal-enerġija tal-għodda. Ikollok bżonn tagħti kont ta 'dan meta tispeċifika grippers jew effectors oħra tat-tarf.

Universal Robots ma jinkludix laser sights bħala standard iżda l-ekosistema UR+ tagħhom għandha diversi għażliet ta'-parti terza. Il-Kamera tal-Polz Robotiq kultant tiġi mqabbda ma 'laser koassjali għall-kejl tal-fond, għalkemm dan qed jidħol f'territorju ta' dawl strutturat aktar milli mira sempliċi.

Il-livelli tal-laser tal-kostruzzjoni huma kategorija kompletament differenti iżda ta 'min isemmi. Is-serje GLL ta' Bosch u d-DW088 ta' Dewalt it-tnejn jużaw lejżers tal-klassi 2 u linji tal-proġett minflok tikek. Id-DW088 imur madwar $150 u jitfa' linji perpendikolari preċiżi għal ± 1/8 pulzier f'30 pied (folja tal-ispeċifikazzjonijiet dewalt.com). Dawn l-affarijiet irħas biżżejjed li qed jidhru f'ambjenti ta 'ħwienet żgħar għal xogħol ta' tqassim.

Il-kalkoli tal-ħajja tal-batterija jsiru messy minħabba li l-effiċjenza tad-dijodu tal-lejżer tvarja skont it-temperatura. Dajowd tal-lejżer aħmar tipiku jista 'jkun 15-20% effiċjenti, jiġifieri 80-85% tal-qawwa tad-dħul issir sħana. C'est pourquoi l-installazzjonijiet ta 'xogħol kontinwu jeħtieġu tgħaddi mis-sħana anke għal moduli ta' enerġija baxxa.

Aħna kejlu modulu tal-lejżer aħmar ta '5mW li jiġbed 90mA f'3.3V - jiġifieri madwar input ta' 300mW għal output ta '5mW, għalhekk bejn wieħed u ieħor effiċjenza ta' 17%. It-tħaddim minn batterija CR123A (kapaċità ta '1500mAh fi 3V) jagħtik runtime teoretiku ta' 16-17-il siegħa, iżda tara aktar bħal 12-14-il siegħa fil-prattika minħabba li l-vultaġġ tal-batterija jinżel taħt tagħbija.

L-immuntar innifsu jikkawża nofs il-problemi li naraw fl-installazzjonijiet fuq il-post. It-toqob tal-immuntar M3 huma standard iżda l-fond tal-ħajta tvarja bejn il-manifatturi. Xi moduli Ċiniżi spec M3x0.5 ħjut f'4mm fond, oħrajn imorru 6mm fond. Ħsejjes trivjali iżda meta tkun qed tipprova timmonta permezz ta 'pjanċa tal-aluminju ta' 3mm b'ingaġġ xieraq ta 'ħajt, dik id-differenza ta' 2mm tiddetermina jekk tistax tuża bolt standard jew teħtieġx ħardwer tad-dwana.

Surefire juża sistema proprjetarja tal-grabber tal-binarji fuq id-dwal tal-armi X400 tagħhom li taħdem tajjeb ukoll għall-immuntar industrijali fuq estrużjoni tal-aluminju tas-slot T-. Il-forza tal-ikklampjar hija aġġustabbli u ma tistrieħx fuq it-torque tal-ħajta, li tgħin biex iżżomm żero f'ambjenti ta' vibrazzjoni għolja-. L-unitajiet jiswew madwar $600 iżda jdumu għal dejjem. Imxejna ftit running mill-2018 b'żero manutenzjoni lil hinn mill-iskambji tal-batteriji.

Laser Sight

Lejżers IR (tipikament 850nm jew 940nm wavelengths) jidhru fuq sensuri tal-kamera iżda mhux għall-għajnejn tal-bniedem. Utli għal applikazzjonijiet ta 'viżjoni bil-magna fejn ma tridx dawl viżibbli li jinterferixxi mal-linji tal-vista tal-operatur. Edmund Optics tbigħ moduli ta' 850nm madwar $200-300 li jingħaqdu ma' kameras industrijali standard. Il-kameras tas-serje Basler ace għandhom sensittività tajba f'dik il-firxa - il-mudell acA1920-40gm tagħhom juri effiċjenza quantum ta '50% f'850nm skont id-datasheet (baslerweb.com).

940nm tmur saħansitra aktar inviżibbli iżda s-sensittività tal-kamera tinżel. Il-biċċa l-kbira tas-sensuri tas-silikon għandhom forsi 30% QE f'940nm kontra 50% f'850nm, għalhekk qed iċedi sinjal għal moħbi aħjar. Tajjeb biss jekk id-dawl uman-viżibbli huwa verament problema.

Għodod tal-allinjament tal-lejżer għal sistemi ottiċi kultant jużaw IR minħabba li qed jaħdmu f'ambjenti fejn id-dawl mifrux viżibbli jikkawża problemi. Lejżers ta 'allinjament IR ta' Newport Corporation jaħdmu $800-1200 iżda jagħtuk output ta 'enerġija aġġustabbli u kwalità tar-raġġ aħjar minn moduli irħas. Valuri M² taħt 1.1 kontra 1.3-1.5 għal unitajiet kummerċjali. Dak huwa importanti meta tkun qed tipprova tgħaqqad f'aperturi żgħar jew iżżomm kollimazzjoni fuq distanzi twal.

Aħna ma nużawx dawk sakemm l-applikazzjoni ma titlobx dan. L-ispiża tiżdied malajr.

"5mW laser pointer" jista 'jkollhom diverġenza tar-raġġ kullimkien minn 0.5 milliradians sa 1.5 milliradians. F'10 metri dik hija d-differenza bejn tikka ta '5mm u tikka ta' 15mm. Il-manifatturi kultant jispeċifikaw dan, xi kultant le.

Il-lejżers ħodor irħas mill-Amazon għandhom tendenza li jħaddmu diverġenza ta' 1.2-1.5 mrad. Aħna kejlu diversi unitajiet b'setup sempliċi - laser f'distanza fissa, mira bajda, kejjel id-dijametru tal-post bil-kalipers. Mhux eżattament traċċabbli NIST iżda tajjeb biżżejjed għal xogħol ta 'applikazzjoni. Il-lejżers ħodor DPSS aktar għaljin minn CNI jew Teknoloġiji Laserglow normalment jidħlu taħt 1.0 mrad bi profili tar-raġġ ċirkolari aħjar.

Il-profil tar-raġġ huwa importanti meta tkun qed tipprova tolqot miri żgħar. Raġġ Gaussian jagħtik post ċentrali nadif b'rolloff gradwali. Lejżers diode orħos kultant ikollhom profili ellittiċi jew irregolari li jagħmlu l-mira preċiża aktar diffiċli. L-uniku mod biex tkun taf hu jew tafda l-iskeda tal-ispeċifikazzjonijiet tal-manifattur (riskjuża mingħajr ditti bl-ebda-isem) jew ittestja lilek innifsek.

Għall-allinjament tal-istrumenti kirurġiċi spiċċajna nispeċifikaw 0.6 mrad diverġenza massima minħabba li d-distanza tax-xogħol kienet 400mm u d-daqs tal-mira kien dijametru ta '2mm. Li jagħtik xi slop iżda mhux ħafna. Il-primjum tal-ispiża għal diverġenza aktar stretta kien ta 'madwar 40% fuq moduli industrijali standard.

Poġġejna sistemi ta 'allinjament tal-lejżer f'setup ta' mitħna CNC għall-issettjar awtomatizzat ta 'għodda. Deher sempliċi - mmunta l-lejżer mal-housing tal-magħżel, ipproġetta r-raġġ fuq mira ta 'referenza fissa, kejjel id-devjazzjoni qabel kull bidla tal-għodda. Ħadem tajjeb fl-ittestjar, falla fil-produzzjoni minħabba li ċpar fluwidu tal-qtugħ iddegradat it-tieqa tal-lejżer fi żmien ġimagħtejn. Ħadd ma ħaseb dwar dan waqt il-fażi tad-disinn.

Is-soluzzjoni kienet iż-żieda ta 'żennuna tat-tindif tal-arja kkompressata li żammet il-fluss tal-arja kostanti madwar l-apertura tal-lejżer. Miżjud $45 f'partijiet u sagħtejn ħin ta 'installazzjoni għal kull magna. Kellek tkun fid-disinn oriġinali.

Il-kumpens tat-temperatura huwa ħaġa oħra li tigdem lin-nies. Aħna speċifikajna sistema ta 'pożizzjonament tal-lejżer għal għodda ta' layup kompost li topera minn 65 grad F għal 140 grad F. Il-manifattur tal-modulu tal-lejżer qal li l-unità tagħhom kienet ratata għal 140 grad F iżda ma semmietx li ċ-ċaqliq żero kien garantit biss għal 120 grad F. Fuq dan, espansjoni termali tal-parentesi tal-immuntar b'espansjoni ta 'l-immuntar minn 0 feet. Totalment inaċċettabbli għat-tolleranzi tal-layup.

Spiċċat qaleb għal manifattur differenti (Laser Components DG GmbH, is-serje FP tagħhom) li pprovda b'mod espliċitu data dwar il-kumpens tat-temperatura. L-ispiża kienet simili, madwar $ 380 għal kull modulu, iżda fil-fatt ttestjaw u ddokumentaw l-imġieba li nieħdu ħsiebha.

Laser Sight

Għal produzzjoni ta'-volum għoli fejn il-vista tal-lejżer hija inkorporata fil-prodott, xi drabi inti sempliċement timmonta d-dijodu mhux maħdum u ċ-ċirkwit tas-sewwieq direttament aktar milli tixtri modulu lest. Għamilna dan għal apparat mediku li kien jeħtieġ laser aħmar 3mW - jixtri diodes Osram PLT5 450 fi kwantità 1000 dam madwar $4.20 kull wieħed (prezz ta 'osram.com 2023 għad-distributuri), flimkien ma' $2-3 oħra għall-IC tas-sewwieq u passivi. Moduli kompluti jiswew $ 25-40 kull wieħed, għalhekk DIY għamel sens fil-volum.

L-iżvantaġġ huwa li qed tagħmel id-disinn ottiku, is-sħana, il-validazzjoni taċ-ċirkwit tas-sewwieq u l-ittestjar tal-affidabbiltà tiegħek stess. Għal xi ħaġa li tidħol f'apparat mediku li teħtieġ sottomissjoni tal-FDA, dak huwa xogħol ta 'inġinerija sostanzjali. Aħna qattgħu madwar 200 siegħa totali fuq id-disinn u l-validazzjoni, iżda ffrankajna madwar $18,000 fi spejjeż tal-komponenti matul il-produzzjoni. Ta 'min ta' 1000+ unitajiet, mhux worth it taħt il-500 unità.

L-ottiki kollimanti huma l-parti delikata. Għandek bżonn jew lenti asferika jew sistema b'ħafna-element biex tikseb kwalità ta' raġġ deċenti minn dajowd vojt. Edmund Optics tbigħ lentijiet asferiċi għal kollimazzjoni bil-lejżer li jibdew madwar $ 25-50 skond NA u d-dijametru. Iżda biex tinkiseb kollimazzjoni tajba teħtieġ spazjar preċiż bejn dajowd u lenti, tipikament fi ħdan 0.05mm. Dan ifisser jew magni ta 'preċiżjoni tad-djar jew viti ta' aġġustament b'illokkjar.

Xi manifatturi qed jiffaċċjaw dan b'moduli pre-dijodus kollimati. Thorlabs għandu s-serje CPS tagħhom li jgħaqqdu dajowd, sewwieq, u ottiċi kollimanti f'pakkett kompatt TO-can. Madwar $80-120 għal kull unità li għadu orħos minn laser pointers lesti u jagħtik aktar flessibilità tad-disinn.

Mhux ċert għaliex aktar nies ma jużawx dawn għall-applikazzjonijiet inkorporati. Huma jsolvu ħafna mill-problemi ta 'tolleranza mekkanika filwaqt li xorta jżommu l-ispejjeż raġonevoli f'volumi moderati.

Għal moduli tal-laser portabbli fil-medda 1-5mW,batterija tal-litju CR1/3Njaħdem tajjeb b'mod sorprendenti. Huma fiżikament ċkejkna iżda jippakkjaw 170mAh bi 3V, biżżejjed għal 8-10 sigħat runtime fuq moduli tipiċi tal-laser aħmar. Aħna użajna f'għodod ta 'allinjament li jinżammu fl-idejn fejn il-batteriji AA kienu goffi wisq. L-ispiża hija ta' madwar $2-3 għal kull ċellula fi kwantità, u l-ħajja fuq l-ixkaffa hija ta' 10+ snin li huwa importanti għall-inventarju ta' riżerva.