Чем брус отличается от профилированного бруса: Что такое профилированный брус? Описание материала

Все о профилированном брусе

Все хотят построить себе крепкий, надежный, экологически чистый дом, который бы долго прослужил. Издавна в домостроении использовалась древесина. И если когда-то строительство было затруднительным, ввиду того, что дерево проходило ручную обработку, то сегодня все намного проще.

Благодаря заводской обработке и камерной сушки, можно получить качественный материал в кратчайшие сроки и без особых усилий. Что это за материал, брус профилированный?

Он соответствует всем требованиям, долговечный, прочный и красивый. А в чем еще его преимущества? Какими характеристиками обладает материал и чем отличается от обычного бруса? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье.

ПРОФИЛЬНЫЙ БРУС И ЕГО ВИДЫ

Это природный материал, который изготовляют путем механизированной обработки на производстве. В отличие от оцилиндрованного бруса, профильный имеет идеальную квадратную форму и другие преимущества. Увидеть профилированный брус вы можете на фото ниже.

Если говорить о видах материала, то он зависит от следующих параметров:

1. Исходное сырье.
2. Вид геометрического профиля.
3. Размер бруса.
4. Степень и качество камерной сушки.
5. Технология и метод производства.

Для начала рассмотрим самые важные параметры – метод производства и просушка. Если учитывать технологию производства, то можно отметить две разновидности бруса:

• цельный брус, который изготовляют из бревна. Материал обстругивают с четырех сторон, чтобы сделать брус. Такие брусья в строительстве считают самыми дешевыми;
• клееный брус, получаемый посредством склеивания нескольких планок в один брус. Это новая технология, благодаря которой образуется сверхкрепкий, долговечный, эстетичный и надежный брус.

Ввиду своих характеристик и технологии изготовления, стоимость клееного бруса в несколько раз выше. Вот почему не каждый может позволить себе приобрести его для строительства.

Если говорить о степени просушки, то материалы можно разделить на такие виды:

1. Сухой брус.  Характеризуется процентом влажности. Если материал проходил процесс камерной сушки или обычной, то процент влажности в нем не должен быть больше 20%. Если это так, то брус называют сухим. За счет камерной сушки, готовый дом не будет давать большой усадки.
2. Брус естественной влажности. Он не проходил никаких обработок, а высыхал сам. Его процент влажности может достигать 50%.

Нужно учитывать, что влажность влияет на эксплуатационные качества материала, его срок службы, усадку и т. д. Поэтому за счет камерной сушки стоимость профильного бруса будет выше.

РАЗМЕРЫ ПРОФИЛЬНОГО БРУСА

Немаловажен и размер изделий. Он определяется еще на этапе изготовления. Когда вы попадете в строительный магазин, чтобы купить брус профильный, то вас спросят необходимое сечение. Что это значит? Этим термином называют толщину бруса. Ниже представлены самые популярные размеры:

1. 140×120 мм.
2. 140×140 мм.
3. 150×140 мм.
4. 190×120 мм.
5. 190×140 мм.
6. 200×145 мм.

Обратите внимание! Внешн

ий вид брусьев тоже может быть разным. Материал может состоять из одного или двух шипов, быть со скошенной фаской, со многими шипами или финским (широкий паз снизу и два шипа вверху, см. фото).

Но есть изделия и больше, вплоть до 320×320 мм. Что касается длины, то стандартно изделия производятся длиной в 6 м. Хотя на рынке присутствуют и удлиненные варианты на 12 м и даже на 18 м. Для работы размер нужно подбирать индивидуально, все зависит от климата, цели постройки и будущих характеристик. Например, для строительства небольшого домика или сельхозпостройки нужны бревна с небольшим сечением (100×100 мм или 150×150 мм). А для домика побольше нужно сечение 200×200 мм или больше.

Совет! Чем больше сечение бруса, тем лучше в доме будет сохраняться тепло. Это очень важно для тех, кто проживает в холодном регионе. Так можно снизить затраты на обогрев помещения.

ПОРОДЫ БРУСА И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Брус профилированный сухой или естественный изготавливают только из хвойной породы дерева. Почему? Потому что именно у хвойных деревьев высокие эксплуатационные свойства, низкая теплопроводность, долговечность, материалы проще обрабатывать, заготавливать, а цена на них не такая высокая. В совокупности эти характеристики приводят нас к таким породам, как лиственница, ель и сосна. Каждая порода особенна по-своему.

1. Профилированный брус из лиственницы. Преимущество материала в том, что дерево будет обладать устойчивостью к влаге, влиянию солнечных лучей, колебаниям температур и долговечностью. Вот почему изделия из лиственницы так часто используют в строительстве. Если сравнивать ее с другими породами, то она на 30% тверже и имеет в составе больше смолы. А тем, кто живет в северной части страны, лучше выбирать именно ее, так как она не боится пониженных температур. Минус профилированного бруса из лиственницы – высокая стоимость ввиду сложности транспортировки и обработки.
2. Профилированный брус из ели. Тоже довольно неплохой вариант, который имеет свои особенности. Готовые постройки будут теплыми и не выделять много смолы. Запах в доме будет приятным и ненавязчивым. Стоимость изделий меньше, чем из лиственницы. Однако, так как смол в составе мало, нужно защитить брусья от гниения специальными средствами.
3. Профилированный брус из сосны. Он считается одним из самых популярных и широко используемых. Спрос на него не падал никогда. С деревом легко работать, поэтому цена на изделия невысокая. А за счет природных смолянистых веществ, дерево обладает антисептическими свойствами. Минус – верхний слой довольно рыхлый, поэтому может темнеть и менять цвет. Все устраняется специальными пропитками.

Если говорить о выборе, то он зависит от вас. Судя по отзывам, каждый материал имеет свои преимущества и недостатки. Все же, пользователи предпочитают брусья из ели или сосны.

СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ОБЫЧНОГО БРУСА И ПРОФИЛИРОВАННОГО

Все познается в сравнении. Если вы встали перед выбором, из чего строить дом – из обычного бревна или профилированного, то мы поможем вам проанализировать их. Основное преимущество профилированного бруса – он проходит качественную обработку, после которой становится гладким и с определенной формой. А если уж брать во внимание клееный брус, то он и вовсе сделан так, что волокна располагаются в противоположенные стороны. Это делает его на 70% прочнее других изделий. Понятно, что вам нужно будет доплатить, зато вы получите качественные материалы, которые и выглядят приятно, и прослужат дольше.

Хочется отметить и метод возведения домов. Он очень прост за счет замковых соединений, которые есть в изделиях. При кладке получается плотный стык венца к венцу. А в чем еще различия между материалами? Давайте сравним их по 4 основным параметрам, чтобы узнать разницу. Это поможет вам определиться с выбором.

ЭСТЕТИЧНОСТЬ

Начнем с обычного бруса. Его эстетическая сторона желает лучшего, так как во время изготовления он никак дополнительно не обрабатывается. Как результат, готовую постройку нужно будет дополнительно отделывать как внутри, так и снаружи (по желанию).

А вот с профилированным брусом все наоборот. В технологию производства входит обработка сырья, шлифовка, подгонка размеров и формы. На выходе материал получается идеальным. С ним ваш дом будет выглядеть привлекательно и обладать идеальной формой. Дополнительно выполнять отделку не нужно. Все и так смотрится благородно и красиво.

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧИСТОТА

Обычные изделия экологически чистые. Однако, так как их не высушивают, то могут подвергаться негативному влиянию микроорганизмов, таких как грибок и плесень.

Профилированный материал экологически чистый, а за счет обработки дерева защитными составами и сушке, микроорганизмы ему не страшны.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ

Технология возведения домов из обычного бруса усложнена тем, что материал не обладает четкой геометрической формой. Как результат, вам нужно подгонять изделия друг к другу, чтобы венцы плотно прижимались друг к другу. Да и тогда дом все ровно нуждается в утеплении.

Что касается второго варианта, то он обладает четкими размерами и замковой системой. Это позволяет надежно стыковать брусья друг с другом и создавать плотные стены, через которые не проходит холод. Не зря именно такие материалы используются в холодных регионах. Ведь именно Финляндию можно назвать родиной этого материала.

УСАДКА

Так как простой брус ничем не обрабатывается и не проходит должную сушку, то дает большую усадку. А это значит, что выполнять отделочные работы можно спустя примерно год после возведения. Со вторым видом такой большой усадки не наблюдается, так как изделия высушиваются на производстве.

Если сделать небольшой итог по нашему экскурсу, то логический вывод напрашивается сам собой. Понятно, что решение нужно принимать вам, все же, если вы можете позволить себе приобрести клееное или профилированное дерево, то лучше остановится на нем. В заключение, давайте рассмотрим достоинства этого замечательного материала.

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ СТОРОНЫ ИЗДЕЛИЙ

Пожалуй, именно этот список люди смотрят чаще всего, решая вопрос с выбором материала. За счет технологии производства, материал имеет замечательные свойства и преимущества. Давайте их рассмотрим:

1. За счет четких геометрических форм и автоматизированной обработке, возводить дом намного проще, быстрее и лучше. Качество возведения заметно выше.
2. Так как изделия имеют замковые соединения, то плотно прилегают друг к другу, создавая прочные и надежные стены, не продуваемые ветром.
3. Теплоизоляционные свойства материала тоже на высоком уровне. А вдобавок с предыдущим плюсом, создается очень теплый дом, готовый прослужить в самых суровых условиях.
4. Внешний вид изделий тоже не может радовать. Это позволит вам сэкономить на отделке дома, так как брус можно только покрасить, чтобы подчеркнуть его натуральную красоту.
5. Материал является очень прочным, долговечным и не дает усадки. Такие дома прослужат дольше, чем из обычного дерева.
6. Дерево не боится перепадов температуры и солнечных лучей.

Единственный минус, который является довольно весомым – это цена на материал. Гораздо дешевле купить простой брус, поэтому многие не обращают внимания на этот вид изделий. Все же, его характеристики значительно выше, поэтому вы знаете, за что переплачиваете.

ОТЗЫВЫ ПОКУПАТЕЛЕЙ

Можно много говорить о том, какой это хороший материал. Все же, следует прислушаться к мнению тех потребителей, которые уже давно эксплуатируют дома из профилированного дерева. Именно они могут рассказать обо всех тонкостях и характеристиках материала.

Вот что говорит Дмитрий, который на протяжении 2-х лет проживает в доме из профилированного бруса: «Перед покупкой анализировал все характеристики и плюсы и минусы материала. Скажу честно, удивился, но все это правда. Материал хорош тем, что не гниет, дом построили довольно быстро, он прочный и надежный. Мы утеплили его паклей и забыли, что такое холода. Я очень доволен, что остановился на этом варианте. Единственный момент – постройка довольно быстро остывает в зимнее время суток. Достоинства: практичность, уют, быстрота возведения, тепло в доме. Недостатки только цена».

Елена же, проживающая в доме 4 года, сообщает: «Это отличный материал для строительства. Я очень довольна, что получила красивый, экологически чистый и уютный домик. Он довольно теплый и обладает хорошим подавлением шума. Уже спустя несколько месяцев после возведения, мы могли заселиться. Мало того что сам процесс строительства был быстрым, так еще и усадка прошла очень быстро. Недостатков у материала я не заметила».

Егор из Воронежа, который уже год и три месяца проживает в таком доме заметил: «Постройка очень теплая, что позволяет сэкономить на отоплении. Кроме того, дерево сухое, красивое, экологически чистое и не требует дополнительной отделки. Даже в сильные морозы мой дом из профилированного бруса нагревается очень быстро. Своих денег это материал точно стоит. Минусов просто нет».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В конце остается сказать, что новые технологии делают все проще и качественней. Благодаря заводской обработке дерева, мы получили прекрасный материал, который обладает массой преимуществ и хорошо оценивается пользователями. Проанализировав эту информацию, вы можете сделать для себя какие-то выводы при выборе того или иного материала для строительства.

Вопрос-ответ

Вопрос:

Чем отличается профилированный брус от обычного бруса?

Ответ:

Профилированный брус является модификационной конструкцией бруса обыкновенного. Он имеет особую систему соединения под названием «шип-паз», которая позволяет делать профили строгих и точных форм, но в тоже время, конструкция строительного материала позволяет создавать разнообразные проекты деревянных домов.

Вопрос:

Каковы преимущества по скорости возведения деревянных домов из профилированного бруса?

Ответ:

Скорость, как и качество при строительстве деревянных домов из профилированного бруса существенно выше, чем из обычного, т.к. профилированный брус наиболее практичный и удобный в технологическом отношении стройматериал, чем, например, круглый брус. Он обладает повышенными теплотехническими характеристиками, более красив и не требует дополнительной отделки.

Вопрос:

Насколько важна дополнительная теплоизоляция дома, построенного из профилированного бруса?

Ответ:

Профилированный брус меньше всего подвержен всевозможным перепадам температур, как снаружи, так и с внешней стороны дома. Вследствие этого, такой дом не требует дополнительной теплоизоляции даже после усадки, а особое соединение бруса между собой делает защиту еще более прочной. Кроме того, данный стройматериал плохо подвергается деформации, а, значит, не дает трещин, которые считаются еще одними причинами остывания домов.

Вопрос:

Все ли деревянные дома, построенные из профилированного бруса экологичные?

Ответ:

Дерево — строительный материал всегда считался экологически чистым, но в зависимости от технологии изготовления того или иного типа деревянного строительного материала могут присутствовать определенные добавки, либо возможно их полное отсутствие. Профилированный брус является наиболее приемлемым, т.к. состоит из 100% древесины, а, значит, является самым экологичным строительным материалом.

Вопрос:

Насколько легок в эксплуатации дом из профилированного бруса?

Ответ:

Уход за домом из профилированного бруса достаточно прост и легок, он меньше всего притягивает к себе пыль, легче всего переносит влажную уборку, меньше всего подвержен неблагоприятным воздействиям окружающей среды.

Вопрос:

Обязательно ли давать время для усадки дому из профилированного бруса?

Ответ:

Любой строительный материал из дерева требует времени для усадки, если только он не подвергся камерной сушке во время его изготовления. Поэтому в основном деревянные дома требуют времени для усадки, которое может продлиться от 3 до 6 месяцев.

Вопрос:

Как и чем скрепляют профилированный брус между собой, когда возводят деревянный дом?

Ответ:

Профилированный брус имеет пазы, поэтому его составляющие необязательно скреплять дополнительно, но при этом профилированный брус может прокладываться теплоизоляционным материалом и скрепляться деревянными штырями (нигелями), которые удерживают конструкцию вместе.

Вопрос:

Какой проект дома из профилированного бруса лучше?

Ответ:

Разнообразие проектов домов из профилированного бруса, которые могут предоставить заказчикам архитекторы и проектировщики делают возможным выбирать наиболее подходящие каждому, кто желает построить такой дом. Каких либо особых рекомендаций по проектированию нет. Все зависит от вкуса, требований и возможностей заказчика.

Вопрос:

Возможно ли возведение дачных домов из профилированного бруса?

Ответ:

В качестве строительного материала профилированный брус может быть использован не только для строительства загородных домов, коттеджей в городе, но и дачных домиков. Все они являются экологически чистым жильем и прослужат не одному поколению. Благоприятный микроклимат, здоровая обстановка и отличные характеристики материала делают такой дом уютным, добротным, безопасным и популярным. Таким образом, дачный домик из профилированного бруса вполне хороший вариант загородного жилья.

Вопрос:

Почему лучше заказывать строительство дома из профилированного бруса «под ключ»?

Ответ:

При этом методе строительства и сдачи дома заказчик получает совершенного готовый к эксплуатации дом, который не требует доделок, переделок и других манипуляций. Некоторая плата за действия строителей, именуемых «под ключ», с лихвой окупят все затраты по оборудованию, отделке такого дома. Приятно справить новоселье и жить полной жизнью в собственном ломе, который не потребует дополнительных затрат после его строительства.

Вопрос:

Назовите достоинства домов из профилированного бруса?

Ответ:

Отнести к достоинствам домов из профилированного бруса можно следующее: а) способность дома удерживать свою форму в неизменном виде и не подвергаться деформациям; б) отличная влагопроводность, поэтому с таких домах, никогда не бывает сырости; в) дома из профилированного бруса не тяжелые; г) большой срок эксплуатации, более 100; д) высокое качество и скорость возведения такого дома. Кроме этого, заказчики получают красивое индивидуальное жилье, которое учитывает практически все пожелания и требования хозяев.

Вопрос:

Какова стоимость дома из профилированного бруса?

Ответ:

Говоря о стоимости, в которую обойдется строительство дома из профилированного бруса можно перефразировать слова из известного фильма: «… важно, чтобы желания совпадали с нашими возможностями». Вследствие этого, можно выбрать экономичные варианты проектов, стоимость которых будет приемлема для многих, а можно размахнуться и на коттедж в несколько этажей. Тут стоимость будет зависеть только от фантазии заказчика.

Вопрос:

Зависит ли теплопроводность дома от толщины профилированного бруса?

Ответ:

Да, конечно. Естественно, что бревна толщиной от 100 миллиметров будут менее теплопроводными, чем бревна с толщиной более 200 миллиметров. Поэтому, выбирая строительный материал, подумайте для какого дома, собираетесь его приобрести. Если это дачный домик, в котором хозяева будут отдыхать только летом, то подойдут бревна и в 100 миллиметров, а если это жилой дом, то толщина бруса должна быть более 200 миллиметров.

Вопрос:

Какой фундамент нужен для дома из профилированного бруса лучше?

Ответ:

Самым часто используемым фундаментом под строительство деревянного дома из профилированного бруса считается ленточный фундамент с шириной ленты в 40 миллиметров, а высотой – 40 миллиметров. Непременно, такой фундамент должен быть армирован и залит маркой бетона 200. Помимо всего, тип фундамента зависит и тот того, какой грунт имеется на участке строительства деревянного дома. Тяжелые фундаменты нецелесообразны для легких деревянных домов из профилированного бруса.

профилировщиков луча, объяснение в энциклопедии RP Photonics; анализатор, диагностика, качество луча, ПЗС-камера, КМОП, сканирование, щель, характеристика луча

Профилировщик луча ( анализатор луча , профилировщик режима ) — это диагностическое устройство для характеристики лазерного луча, которое может измерять полный профиль оптической интенсивности лазерного луча, т. е. не только радиус луча, но и детальная форма.

Профилировщики балок используются по-разному; качественное изображение профиля луча может помочь при юстировке лазера, тогда как измерения радиуса луча в разных точках вдоль оси луча ( каустика ) позволяют рассчитать M ² коэффициент или произведение параметров пучка, количественно характеризующее качество пучка.

Рисунок 1:
Профили интенсивности гауссового луча (слева) и многомодового лазерного луча (справа). Для последних характерны более сложные вариации интенсивности. Такие многомодовые пучки могут генерироваться в лазерах, в которых основные моды резонатора существенно меньше, чем область накачки в усиливающей среде.

Мониторинг качества луча с соответствующей диагностикой лазерного луча может быть важен для многих лазерных применений, таких как лазерная обработка материалов; качество просверленных отверстий, например, может быть достигнуто более стабильно, если контролировать качество луча.

Профилировщики луча на основе камеры

Многие профилировщики луча основаны на некоторых типах цифровых камер.
Для видимой и ближней инфракрасной области спектра наиболее распространены камеры CMOS и CCD.
Устройства CMOS менее дороги, но ПЗС обычно имеют лучшую линейность и меньший шум.
Разрешение (определяемое размером пикселя) порядка 5 мкм возможно как для ПЗС-камер, так и для CMOS-камер, так что радиус луча может составлять всего 50 мкм или даже меньше.
Активная область может иметь размеры до нескольких миллиметров, так что можно обрабатывать очень большие лучи.

Рисунок 2:
Профилометр лазерного луча для M ² измерений, состоящий из ПЗС-камеры, установленной на моторизованном поступательном столике. Фотография любезно предоставлена ​​компанией Gentec Electro-Optics.

Для разных диапазонов длин волн требуются разные типы датчиков.
Датчики на основе кремния являются хорошим выбором для длин волн в видимой и ближней инфракрасной области спектра примерно до 1 или 1,1 мкм, тогда как детекторы на основе InGaAs можно использовать до ≈ 1,7 мкм.
Для еще более длинных волн, например. для лучевой характеристики CO ₂ Подходят лазеры, пироэлектрические и микроболометрические инфракрасные камеры.
Это довольно дорого.
Их сравнительно низкая чувствительность не может быть недостатком, учитывая высокую выходную мощность таких лазеров.
Для ультрафиолетовых лазеров матрицы CCD и CMOS могут использоваться в сочетании с УФ-преобразовательными пластинами, преобразовывая излучение в более длинные волны, которые не повреждают матрицы.

Пространственное разрешение сенсора камеры является важной величиной.
С кремниевыми датчиками возможны размеры пикселей значительно меньше 10 мкм, что позволяет измерять диаметр луча до порядка 50 мкм.
Детекторы InGaAs имеют значительно большие пиксели шириной, например, 30 мкм, в то время как пироэлектрические массивы не намного меньше 100 мкм.
Следствием низкого пространственного разрешения является необходимость сохранения больших размеров пучка, что также приводит к большой длине Рэлея.
По этой причине для полных 9 требуется больше места. 0011 М ² измерение.
Количество пикселей также имеет практическое значение; большее число позволяет измерять диаметры пучков в большем диапазоне.

При использовании лазерного излучения с узкой шириной линии системы на основе камер особенно чувствительны к артефактам, вызванным высокой временной когерентностью.
Тщательная оптическая конструкция (без окон, вызывающих паразитные отражения) требуется для подавления таких артефактов и/или устранения их влияния на измеренные данные.

Большинство камер очень чувствительны к свету — зачастую гораздо больше, чем требуется.
Затем лазерный луч должен быть ослаблен (см. ниже), прежде чем он попадет в камеру.
Также может использоваться некоторая визуализирующая оптика (например, расширители луча или ограничители луча для расширения диапазона допустимых радиусов луча), чтобы камера записывала профиль луча, как он возникает в каком-либо другом месте (плоскость изображения).
Это также обеспечивает хорошую защиту от окружающего света.
Однако оптика, конечно, не должна вносить чрезмерных оптических аберраций.

Записанный профиль луча может отображаться на экране компьютера, возможно, вместе с измеренными параметрами, такими как радиус луча, положение луча, эллиптичность и статистическая информация или аппроксимация Гаусса.
Программное обеспечение может позволять выбирать между различными методами определения радиуса луча, такими как метод D4σ или простой критерий 1/e ² .

Сканирующие профилировщики луча на основе прорезей, кромок ножей или точечных отверстий

Существуют также профилировщики луча, которые сканируют профиль луча с одним или несколькими точечными отверстиями, с прорезью или с кромкой ножа.
В любом случае некоторая структурированная механическая часть (часто закрепленная на вращающейся части) быстро перемещается по лучу, а передаваемая мощность регистрируется фотодетектором и некоторой электроникой.
Компьютер (ПК или встроенный микропроцессор) используется для восстановления профиля пучка по измеренным данным и отображения его на экране.
Например, передаваемая мощность в зависимости от положения кромки ножа может существенно различаться, чтобы получить одномерный профиль интенсивности луча, тогда как движущаяся щель непосредственно обеспечивает профиль интенсивности.

Рисунок 3:
Сканирующий профилировщик щелевого луча.
На экране ПК отображаются полученные сканы в двух направлениях, а также реконструированный профиль луча.
Фотография любезно предоставлена ​​компанией Ophir-Spiricon.

Пространственное разрешение сканирующих систем может достигать нескольких микрометров или даже близко к одному микрометру (особенно при сканировании точечных отверстий или щелей), что подходит для определения характеристик пучков малого диаметра.
Важным преимуществом концепции сканирования является то, что используемый фотодетектор не должен иметь пространственное разрешение, так что можно легко использовать детекторы для очень разных областей длин волн.
Кроме того, легче получить большой динамический диапазон по сравнению, например, с камерой.
Мощность, с которой можно работать, может варьироваться от микроватт до ватт.
Ослабление луча перед детектором легко достигается, поскольку требуемое оптическое качество намного ниже, чем для системы камеры.

Сканирующие профилировщики луча, в частности те, которые основаны на щели или лезвии ножа, наиболее подходят для профилей луча, которые не слишком далеки от гауссова, поскольку регистрируемый сигнал обычно интегрируется в одном пространственном направлении, так что реконструкция сложных ( более структурированный) форма луча не идеальна.

Некоторые профилировщики сканирующего луча также могут использоваться для импульсных лазерных лучей, например, от лазеров с модуляцией добротности.
Однако это работает только при достаточно высокой частоте повторения импульсов; обратите внимание, что минимальная частота повторения может зависеть от диаметра луча.

Важные моменты, на которые следует обратить внимание

При выборе профилировщика луча для конкретного применения необходимо учитывать различные требования:

• В каком диапазоне измеряемых радиусов или диаметров луча? Какова требуемая точность? Какое определение радиуса луча следует использовать?
• Рассматриваемые пучки близки к гауссовым или имеют сложную форму, как, например, на выходе диодных линеек?
• Каков диапазон оптических сил (часто в зависимости от радиуса луча)? Требуется ли прибор с большим динамическим диапазоном или допустима работа в узком диапазоне оптических мощностей? Нужен ли регулируемый аттенюатор?
• Наиболее удобно иметь устройство, подключенное к ПК (или портативному компьютеру), например. по кабелю USB 2.0, или в приборе должна быть своя электроника для отображения результатов?
• Какие функции программного обеспечения необходимы? Например, какие параметры луча необходимо отображать напрямую? Должен ли прибор надежно измерять параметры пучка в широком диапазоне радиусов и мощностей пучка? Требуются ли функции регистрации данных?
• Необходимо ли, чтобы устройство могло работать с лучами с изменяющейся во времени мощностью, например. от лазеров с модуляцией добротности?
• Для полной характеристики качества луча: должно ли устройство автоматически записывать профили луча в разных местах и ​​вычислять коэффициент M ² ?

Ослабление луча

Во многих случаях, особенно для систем на основе камер, необходимо сначала ослабить мощность лазерного луча перед его отправкой в ​​профилировщик луча.
В некоторых системах при передаче используется оптический аттенюатор (например, клиновидный фильтр нейтральной плотности); слабое отражение, например. Также можно использовать высококачественную стеклянную пластину.

Хотя аттенюация может показаться тривиальной задачей, неподходящие методы могут вызвать ряд проблем.
Некоторые примеры:

• Некоторые аттенюаторы не обладают хорошим оптическим качеством или могут ухудшить качество луча с узкой шириной линии из-за интерференционных эффектов, основанных на отражениях от поверхностей.
• Особо поглощающие фильтры могут ухудшить качество луча при высоких уровнях мощности, при которых возникают тепловые эффекты (тепловые линзы).
• Не рекомендуется использовать низкое остаточное пропускание диэлектрического зеркала с высокой отражающей способностью для измерения качества луча, так как остаточное пропускание может сильно зависеть от положения на зеркале.
• Слабое отражение от оптической поверхности, работающей с p-поляризацией, близкой к углу Брюстера, часто не подходит, поскольку такая рабочая точка имеет гораздо более высокую отражательную способность для s-поляризации и, следовательно, может показывать только картину деполяризации в усиливающей среде лазера, а не фактическое качество луча.
• Поскольку некоторые методы обеспечивают затухание только с грубыми и нерегулируемыми шагами, может быть трудно достичь оптимального уровня мощности в детекторе.

Аспекты удобства также могут иметь значение.
Например, полезно, если электроника может автоматически регулировать требуемый коэффициент затухания.

Поставщики

В Руководстве покупателя RP Photonics указаны 34 поставщика профилировщиков луча. Среди них:

Gentec Electro-Optics

Когда дело доходит до определения характеристик лазерного луча в диапазоне от УФ до ближнего ИК-диапазона, профилировщик луча является оптимальным решением.

Благодаря уникальному сочетанию высокой плотности пикселей и большого размера датчика приборы для диагностики лазерного луча серии BEAMAGE имеют двойное преимущество: они точно определяют характеристики как очень маленьких лучей размером всего в несколько десятков микрон, так и более крупных лучей шириной в несколько миллиметров. , таким образом эффективно охватывая большинство приложений в одном пакете.

Простое программное обеспечение очень интуитивно понятно и в то же время включает в себя множество замечательных функций, полезных как для обычных, так и для опытных пользователей. Кроме того, расчеты, выполняемые программным обеспечением, соответствуют требованиям ISO и предоставляют пользователю наиболее точную доступную характеристику луча, и все это в облегченной среде, полное освоение которой занимает не больше нескольких дней.

Femto Easy

Femto Easy предлагает различные типы профилировщиков луча BeamPro с различными характеристиками:

• Профилировщики BeamPro с малыми пикселями доступны с размерами пикселей от 1,45 мкм до 3 мкм. Они подходят для измерения сфокусированных лазерных лучей диаметром до 10 мкм и менее.
• Профилографы большой площади BeamPro подходят для лазерных лучей диаметром более 7 м и даже до 25 мм без дополнительной оптики.
• Компактный профилировщик Beampro имеет толщину менее 15 мм, что позволяет профилировать балку в небольших помещениях.
• Профилировщики квадратного формата BeamPro доступны с самым широким набором квадратных датчиков, предлагая идеальное сочетание маленьких пикселей, большой площади и глобального затвора в одном устройстве.
• Профилометры BeamPro SWIR доступны с широким диапазоном датчиков SWIR на основе InGaAs для измерения лазерных лучей в пределах 900 – 1700 нм.

Все они поставляются с мощным и удобным программным обеспечением.

Edmund Optics

Edmund Optics предлагает профилировщики луча Coherent® Lasercam™, а также собственную серию профилировщиков луча, предназначенных для измерения широкого диапазона размеров лазерного луча, предоставляя информацию для оптимизации работы лазерной системы. Эти профилировщики лазерного луча оснащены датчиками с высоким разрешением и большой площадью, что обеспечивает точное профилирование как малых, так и больших лазерных лучей.

DataRay

DataRay предлагает профилировщики лазерного луча, включая камеры профилирования луча, профилировщики сканирующего щелевого луча и специализированные системы.

Вопросы и комментарии пользователей

Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.

Ваш вопрос или комментарий:

Проверка на спам:

  (Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

Библиография

(Предложить дополнительную литературу!)

См. также: лазер характеристика луча, качество луча, M ² фактор, продукт параметра луча, The Photonics Spotlight 2007-04-01, The Photonics Spotlight 2007-06-01
и другие статьи в категориях фотонные устройства, обнаружение и характеристика света, зрение, дисплеи и изображения, оптическая метрология

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

  
 Статья о Beam Profilers 
 в  rp-photonics.com/encyclopedia.html"> 
 RP Photonics Encyclopedia 

С изображением для предварительного просмотра (см. поле чуть выше):

  
  alt ="article"> 

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

 * [https://www.rp-photonics.com/beam_profilers.html 
 статья о 'Beam Profilers' в Энциклопедии RP Photonics] 

Beam Profiling развивается, чтобы лазеры соответствовали новым приложениям | Особенности | янв 2023

Новые приложения, такие как аддитивное производство и промышленные тенденции к большей интеграции и автоматизации, стимулируют инновации в профилировании лазерного луча.

Лазеры обеспечивают множество различных
отрасли с большей
эффективность, меньше отходов и более высокая точность, но их не всегда так легко починить, как машины, которые они заменяют. Затупившееся сверло легче заметить и заменить, чем неэффективный лазерный луч обнаружить и исправить.

К счастью, по мере развития лазерных технологий появилось множество технологий, которые измеряют, контролируют и помогают оптимизировать мощность, форму и энергию лазерного луча.

То, что нельзя измерить, нельзя улучшить. Профилирование лазерного луча описывает, как мощность пространственно распределяется внутри луча. Двухмерный профиль, показывающий распределение мощности луча в искусственном цвете (слева) и трехмерное представление шкалы несоответствия мощности (справа) . Данные, которые предоставляет профилирование, не только помогают оптимизировать производительность лазера, но и помогают в профилактическом обслуживании и позволяют избежать дорогостоящих простоев. Предоставлено МКС Офир.

Большинство технологий, связанных с измерением луча, восходят к 70-м, 80-м и 90-м годам. Все такие технологии получали обновления разной степени по мере появления новых технологий датчиков и материалов, но основные механизмы измерения луча остались прежними.

Сегодня зрелость технологии измерения луча помогла повысить ценность лазеров и спрос на них за счет возможности мониторинга параметров лазера в режиме реального времени, что привело к сокращению времени простоя и повышению эффективности производства.

В прошлом, когда лазер, используемый для резки металла, начинал терять свои характеристики через 100 часов, пользователь мог просто увеличить мощность. И если это повторится через месяц, он сделает то же самое снова, — сказал Рои Йифтах, старший менеджер по продуктовой линейке MKS Ophir. Но после определенного момента производительность уже нельзя исправить, просто увеличив мощность луча. По его словам, решение может основываться на способности пользователя охарактеризовать луч.

Картирование того, как энергия распределяется по оси лазерного луча, основано на двух основных подходах: профилировщиках на основе камеры или системе на основе механического сканирования, такой как точечный, ножевой или щелевой сканер. Каждая технология имеет свои сильные и слабые стороны.

«Исторически профилировщики со сканирующей щелью использовались по умолчанию, — сказал Рокко Драгоне, вице-президент по разработкам DataRay. «Но по мере развития технологий люди все чаще используют камеры, потому что они могут обеспечить полное 2D-изображение».

Шон Бергман, менеджер по продуктам в Coherent, сказал, что профилировщики на основе сканеров позволяют пользователям напрямую измерять очень маленькие лучи, но такие профилировщики, как правило, в два или три раза дороже, чем системы на основе камеры.

Некоторые типы лазерных лучей не поддаются механическому сканированию.

Лазерное профилирование на основе сканера остается предпочтительным вариантом при измерении узких лучей. В типичном примере технологии диск с узкими прорезями (слева) вращается, чтобы прорези проходили по пути лазерного луча. Фотоприемник, расположенный за диском (справа) , регистрирует суммирование энергии, поступающей в щель, для профилирования луча. Предоставлено DataRay.

«Если у вас есть действительно хороший гауссовский круговой симметричный луч с хорошими характеристиками — это прекрасно. Вы получаете всю необходимую информацию», — сказал Драгоне. «Но как только у вас появляется что-то асимметричное или многомодовое, профилировщики со сканирующей щелью начинают терять часть своей полезности».

Профилировщики на основе камеры предоставляют информацию о форме, размере и распределении интенсивности луча. Однако конечные пользователи должны помнить о характеристиках своего лазера при выборе такого подхода к профилированию. По словам Драгоне, существует большая разница в распределении энергии при измерении пучка мощностью 100 Вт диаметром 1 см по сравнению с пучком мощностью 100 Вт диаметром 6 мкм. Меньшие лучи не только могут превышать порог повреждения камеры, но также требуют определенного уровня покрытия пикселей.
чтобы обеспечить точное измерение.
DataRay обычно рекомендует, чтобы луч покрывал не менее 10 пикселей подряд, чтобы получить эффективный профиль.

Быстрорастущий рынок лазерного аддитивного производства требует измерения определенных параметров луча, включая мощность, форму луча и сдвиг луча — в идеале в компактном устройстве, не требующем громоздкого активного охлаждения. Такие решения, как BeamPeek от MKS Ophir, решают проблему охлаждения с помощью системы, в которую встроен сменный картридж сброса луча, который можно снимать и заменять между измерениями, чтобы предотвратить перегрев. Предоставлено МКС Офир.

PRIMES ScanFieldMonitor, лазерный профилометр с воздушным охлаждением для аддитивного производства, достаточно компактен, чтобы его можно было интегрировать в печатную камеру, где он подключается к компьютеру по беспроводной связи. Предоставлено ПРАЙМС.

Когда дело доходит до измерения мощности лазеров непрерывного действия, в доминирующих технологиях используются термобатареи и фотодиоды. Маломощные лазеры в пиковаттном и нановаттном диапазонах обычно измеряются с помощью фотодиодов, которые обычно состоят из кремния или германия. Лазеры большей мощности измеряются с помощью термобатарей, состоящих из термопар, расположенных кольцевой матрицей вокруг кольца. Крышка термобатареи
широкий диапазон мощностей, от нескольких сотен микроватт до диапазона киловатт.

Пироэлектрические датчики используются для измерения мощности импульсных лазеров, особенно с низким рабочим циклом в диапазоне от наносекунд до микросекунд.

Что движет инновациями?

Несмотря на относительную зрелость технологий измерения луча, новые приложения требуют дальнейших инноваций. Опрошенные источники единодушно назвали аддитивное производство одним из самых быстрорастущих рынков для измерения лазерного луча, а требования к применению очень специфичны.

Программное обеспечение Perspectiva для системы HUARIS отображает производительность лазера в течение семи дней. Встроенные системы профилирования луча, такие как HUARIS, интегрируются в производственные процессы для регистрации измерений в режиме реального времени. Они не только позволяют автоматически регулировать параметры лазера с помощью контуров обратной связи, но также позволяют вести архивную запись производительности лазера для поддержки профилактического обслуживания. Предоставлено компанией «Перспектива Солюшнс».

Технический специалист настраивает профилировщик на основе камеры. Такие профилировщики предоставляют информацию о форме, размере и распределении интенсивности луча. Они особенно эффективны при профилировании лучей большего диаметра, покрывающих большее количество пикселей. Предоставлено компанией Coherent.

«[Пользователи] хотят измерить мощность. Они хотят измерить луч. Они хотят увидеть смещение луча. Они хотят увидеть все это для лазера мощностью 1 кВт», — сказал Йифтах. «И им нужно измерять его без какого-либо охлаждающего устройства».

Чтобы справиться с этим набором задач, MKS Ophir представила BeamPeek, интегрированную систему анализа и измерения луча, способную обеспечивать одновременное профилирование луча, анализ фокусного пятна и измерение мощности менее чем за 5 с. Он также позволяет проводить до 2 минут непрерывного измерения при мощности 1 кВт вместе с пассивным охлаждением. Последовательные измерения различных систем могут быть выполнены быстро с помощью сменного картриджа сброса луча, который можно быстро заменить во избежание перегрева.

Одним из решений строгих требований процессов аддитивного производства является ScanFieldMonitor от PRIMES. Система имеет воздушное охлаждение, что позволяет интегрировать ее в печатную камеру, где она может беспроводным образом подключаться к компьютеру. Устройство измеряет каустику лазера, скорость сканирования, смещение фокуса, диаметр луча, длину вектора и другие детали. По данным PRIMES, в настоящее время эта система является единственным устройством на рынке, которое само по себе способно удовлетворять требованиям стандарта ISO/ASTM 52941 для лазерных измерений в производстве аддитивных сплавов в металлическом порошковом слое для аэрокосмических применений.

Промышленная обработка материалов,
особенно обработка металлов, является еще одним быстро растущим рынком для профилирования балок, сказал Николас Префонтейн, менеджер по продукции в Gentec-EO. Причина не только в росте этой отрасли, но и в повсеместном стремлении заменить традиционные инструменты для обработки металлов лазерами.

«Даже классические производители станков, такие как Mitsubishi и Haas, выпускают инструменты для оптической обработки»,
— сказал Префонтейн. «Итак, вся эта отрасль движется к оптической обработке от традиционных методов».

Характер применения обработки металлов, таких как резка, сварка и абляция, требует использования мощных лазеров. Измерение мощности этих источников не обязательно является сложной задачей для стандартной термобатареи, но измерения могут занять больше времени, чем хотелось бы многим конечным пользователям.

По словам Бергмана, в некоторых областях обработки металлов лазер работает почти постоянно, обрабатывая детали каждую минуту или каждые 30 секунд.

«Одним из недостатков термобатареи является ее скорость. Когда вы отключаете свою машину, чтобы переехать и измерить лазер, вы можете потерять возможность припаять кузов автомобиля», — сказал он. Чтобы решить эту проблему, Coherent разработала поперечный термоэлектрический материал, который позволяет ей объединять термобатареи, пироэлектрические и фотодиодные датчики в своем измерительном инструменте PowerMax-Pro. Согласно техническому описанию системы, она обеспечивает время отклика менее 10 мс, что позволяет пользователям проводить быстрые измерения между заданиями.

Профилирование луча мощного лазера может быть более сложным, чем измерение мощности лазера. По словам Драгоне, лучшей практикой является профилирование лазерного луча как можно ближе к источнику. Но часто приходится идти на компромиссы, когда рабочая мощность лазера превышает порог повреждения профайлера.

Некоторые пользователи предпочитают использовать лазеры с меньшей мощностью для профилирования лучей. «И этого достаточно для многих приложений», — сказал Драгоне. «Но, с другой стороны, у нас есть еще один конечный пользователь, который видит разницу в своем лазере, когда он запускает его на мощности 10% против мощности 100%. Так что для них нужно было добавить совсем немного затухания».

Ослабление лазерного луча включает использование оптических фильтров и других элементов
чтобы уменьшить мощность луча, сохраняя при этом его первоначальную форму и внешний вид. Задача состоит в том, чтобы избежать теплового линзирования в оптических элементах, которое может произойти, если аттенюатор перегреется до такой степени, что его оптические свойства изменятся и, таким образом, изменится профиль луча.

«Мы всегда используем лучевой пробоотборник всякий раз, когда мощность превышает ватт», — сказал Драгоне. Пробоотборник луча использует отражение, чтобы выделить часть измеряемого луча.

Профилактическое обслуживание

Неисправный лазер обычно не работает в течение четырех-восьми недель, что дает пользователям мощный стимул инвестировать в систему профилирования луча для профилактического
обслуживание. Встроенные измерительные системы могут еще больше сократить время простоя, поскольку они могут профилировать луч во время естественных производственных пауз.

По словам Кристофа Блюменштайна, руководителя отдела продаж и маркетинга компании PRIMES, оператор может следить за изменениями положения фокуса лазера во время производства и останавливать процесс, чтобы при необходимости отрегулировать луч. Он сказал, что ожидает более широкого внедрения встроенных измерений в будущем, а также большей автономии в процессе измерения.

Новые сенсорные устройства уже медленно продвигаются к большей автономности за счет интеграции встроенного анализа данных и отправки данных на машину в качестве обратной связи.

Интегрирующий сферический детектор Gentec-EO IS50A-1KW-RSI. Измерение выходной мощности высокоэнергетических лазеров часто требует использования метода затухания, чтобы получить точное измерение луча при сохранении его первоначальной формы и внешнего вида. Встроенные сферические детекторы предлагают одно решение. Они позволяют свету проникать в полую сферу через маленькое отверстие и рассеивать свет, создавая множественные отражения на внутреннем покрытии сферы. Это позволяет небольшому равномерно освещенному отверстию в другом месте сферы собирать часть рассеянного света и направлять его на датчик. Предоставлено Gentec-EO.

Компания Perspectiva Solutions разработала сенсорную платформу с архитектурой, знакомой системам, разработанным для Интернета вещей. Платформа поддерживается искусственным интеллектом.

«Мы считаем, что процесс [лазерных] измерений должен быть в некоторой степени автоматизирован», — сказал Кшиштоф Якубчак, генеральный директор Perspectiva Solutions. «Итак, по этой причине мы разработали алгоритмы искусственного интеллекта, которые анализируют данные измерений и информируют вас, если обнаружат какой-либо нежелательный артефакт в вашем луче».

Все измерения и расчеты хранятся в облачной системе, которая отправляет уведомления пользователям через SMS (служба коротких сообщений), электронную почту или веб-приложение, когда что-то не так с контролируемым лазером.

Частью привлекательности этой системы является возможность проводить измерения удаленно.

Производитель лазеров, продающий металлорежущие системы по всему миру, мог бы предлагать клиентам поддержку в режиме реального времени или советы по обслуживанию, а не ждать, пока они позвонят, когда что-то сломается, сказал Якубчак. «Вместо этого вы можете предложить им удаленную проверку их лазера».

Еще одним привлекательным аспектом этого подхода является большое количество данных, которые он предлагает и поддерживает. Профилирование лазерных лучей создает много данных.

«Например, камера, которая имеет 25 миллионов пикселей в каждом кадре, который она отправляет на компьютер, [имеет] 25 миллионов точек [данных], и вы обновляете столько раз в секунду, чтобы они могли накапливаться.
очень быстро», — сказала Габриэль Терио, директор по маркетингу Gentec-EO.

Облачная система позволяет собирать данные в течение длительного времени, чтобы предоставить как пользователю, так и производителю ценную информацию, которая может помочь улучшить производственный процесс, а также сам лазер.

Что дальше?

Терио сказал, что в последнее время он наблюдает повышенный спрос на интеграцию, например, для встроенных измерителей мощности, которые непрерывно контролируют состояние луча. Такие системы потребуют надежной основы для связи с компьютерами или другими системами сбора данных.

Достижение этой непрерывной связи звучит проще, чем есть на самом деле. Бергман из Coherent сказал, что в некоторых случаях кабели RS-232 — стандарт, введенный в 1960 году — до сих пор являются нормой для подключения компонентов к внешним компьютерам. Очевидной альтернативы этому подходу нет.

USB-кабели значительно быстрее
чем разъемы RS-232, но задержка кабеля становится проблематичной при длине более 5 м, что контрастирует с
Максимум 15 м для RS-232. Это означает, что достижения в области беспроводной связи будут иметь решающее значение для интеграции.

Профилирование луча с помощью камеры — еще одна потенциальная область усовершенствования.