超快激光器的可访问性随着研究人员，OEM工具构建器和系统集成商在一系列应用中利用这些设备的功能，正在增加。
图片来源：PI（Physik instrumente）LP
随着Picsecond和飞秒激光器的成本继续下降，其技术和物质过程中的采用和应用正在不断扩大。
下一代用例的界限继续被新功能，更高的功率和高效的第二和第三次谐波生成的出现所推动。PI通过同样的创新来帮助利用这些进步激光运动控制解决下一代过程的理想的解决方案。
超快微加工优于传统加工的优点
激光可以用作非接触局局部微加工方法，绕过与分辨率和磨损有关的传统加工限制。
超快激光器还表现出在脆性，柔性和复合材料的处理中的有效性，这些材料传统上很难通过经典方法精确地进行机械加工。亚博网站下载
激光也能够通过紧密聚焦的光束在材料表面以下处理。这对于用透明媒体（包括蓝宝石和玻璃）来加工灵活的显示器和其他技术是有益的。
Dynamic Impact of Mode-Locked Laser Process Performance
当以固定的脉冲重复频率（PRF）运行时，通常通过恒定的平均功率和一致的脉冲重叠来优化材料特异性激光过程参数。
以固定的重复速率运行可确保脉冲重叠的一致性成为运动系统动力学的函数，可能在多个维度上：
图1A/b。在固定速度速率下恒定速度运动下的激光脉冲放置。在这里，脉冲重叠均匀性与运动系统性能相关。上面显示的是使用PI V-551阶段在高性能A-81X系列运动控制器上使用Pilot Tech实现的单轴扫描性能。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
图1C/d。使用固定的REP速率在单个轴上加速/减速过程中的激光脉冲放置。在这里，脉冲重叠均匀性将导致与非均匀功率有关的潜在不良材料效应。为了解决可变动力学上的恒定脉冲重叠，激光控制界面与固定距离触发一起使用以补偿不一致的运动。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
图1E/f/g。使用固定的rep速率，在多轴角舍入运动过程中的激光脉冲放置。在这里，脉冲重叠均匀性将导致潜在的不良材料效应，尤其是与打孔脉冲区域的潜在危险有关的材料。有两种解决此问题的方法 - 基本上是使用专用激光控制接口或高级轨迹算法来运行常数向量速度的固定距离脉冲拾取。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
破坏性技术和下一代激光系统性能
这些基本示例说明了具有看似新颖的嵌入式破坏性技术。
Until recently, implementing these features in integrated motion systems for laser tool builders resulted in a range of constraints on system configuration; for example, stage selection, cost, extended, system start up, increased complexity and limited top-end performance.
新的激光工具
这些最后一代方法需要预先确定高速运动同步激光触发。激光触发器是在昂贵的驱动模块中传递的，该模块仅限于与较低性能运动系统相关的增量编码器协议，例如方波（A Quad B）信号。
These requirements substantially lowered the achievable trigger resolution when utilizing higher performance sin/cos encoders.
使用用户友好的绝对编码器的使用也受到限制。虚拟轴的潜力有局限性，即最佳使用龙架和更具成本效益的开环，步进运动级解决方案。
Figure 2.PI运动同步激光触发可以使用最高分辨率的线性编码器。在以前的方法中，这种编码器要么仅限于在零交叉点上触发，要么使用外部插值器，该外部插值器将限制性能和潜在的速度。More information on ultra-high-resolution encoders。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
Flexible Laser Tools
In previous approaches, it was necessary to preconfigure the motion system with expensive drive technology. This often had to be re-configured when the application requirements were altered.
一种较新，更具破坏性的方法促进了通过一系列驱动技术在交付之前或之后的任何系统中添加快速激光触发的方法。
这种新方法是将激光链接到多轴定位的强大，适应性的解决方案。
The capacity to synchronize motion with external events is often referred to as position synchronized output (PSO) or position event generation (PEG).
Figure 3。过去，如果激光触发需求超出了系统功能，则系统集成器将必须从字面上重建整个控制系统。这可能涉及更大，更复杂和昂贵的驱动器的替换，可以解决新的要求。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
图4A。Now, system configurations are optimized to the application requirements without imposed limitations of specific encoder feedback or drive. If high performance laser triggering is required, it’s merely an add-on module (LCM, shown right) that is configured for the system in minutes. Image Credit: PI (Physik Instrumente) LP
图4b。Pi的模块化ACS激光控制模块。LCM激光控制界面可以实现10 MHz的最大脉冲频率，并具有子微米计激光脉冲精度的基于多轴位置的触发。它提供了诸如：基于固定距离和阵列的脉冲射击，通过数字脉冲调制，轴范围窗口，基于阵列的门控，维护激光准备就绪的挠痒痒的动态功率控制，延迟补偿和组合模式。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
用户友好，更高的高端性能，成本较低
The elimination of constraints on drives, stages and encoder technologies means that systems can be configured to address application requirements without the need to compromise performance or cost-effectiveness.
These new possibilities include the option of using高性能（SIN/COS）线性编码器因此，没有其他硬件，完全利用这种最新动态性能的潜力。
因此，高速同步激光控制可以使用PI的专有算法采用最新的轨迹建筑物来帮助避免错误。这种性能在PI上是独一无二的。
Figure5a。SPC Laser Materials Process and 3D Print Software攻入PI的高级控制能力和舞台性能。此处显示的是在软件中创建的矩形运动路径，并启用了自动转角圆形和恒定速度。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
Figure 5b/c.控制器和舞台性能：在这里，我们看到了X-Y配置中两个紧凑的，高度动态的V-508系列线性电动机阶段的性能，在激光切割应用中追踪一个圆形矩形。剩下：使用飞行员算法。Right:without PILOT servo control. The green trace in both plots is the trajectory following error.图片来源：PI（Physik instrumente）LP
A key advantage for motion stages in general materials processing and gantry systems stems from employing more user-friendly, contamination resistant and safe absolute linear encoders based on industry-standard protocols; for example, EnDat and BiSS.
通过使用专有的高级龙门控制控制，可以将双编码器或双运动龙门轴的腿组合在一起，以创建带有双theta循环的虚拟线性轴 - 允许将虚拟轴用于激光触发和脉冲拾取。
这种破坏性方法通过触发偏航补偿的虚拟中心轴而不是从龙门的两侧触发，同时消除了导致归巢的潜在碰撞，从而提高了准确性。
图6。piA-351 X-Y-Z高速，高精度龙门舞台 /线性机器人systems come in a large variety (size, base material, bearings, motors,…) and have become a standard for high precision 3D Printing processes with advanced gantry control with coordinated multi-axis synchronized laser trigger on virtual axes.图片来源：PI（Physik instrumente）LP
XYZ-Theta Gantry Control & Input Shaping—Advanced Algorithms, Multi-Axis Control in Automation | PI
先进的龙门控制算法可提供更高的精度和吞吐量。视频来源：PI（Physik Instrumente）LP
高级激光触发is also possible without encoder feedback, allowing systems to maintain laser triggering while being configured using encoder-free, cost-effective stepper motors.
图7a/b。并非所有激光处理应用都需要大量定位阶段。左侧的M-111微型XY阶段可提供15x15毫米的行程，5 0nm增量运动，并带有步进和伺服电动机。F-408 XYZ阶段（右）提供25x25x25毫米的行程和20 nm的增量运动。它配备了线性电动机和垂直轴上的空气弹簧平衡。现在，这两个系统都可以与高性能运动同步激光触发结合使用。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
激光加工 - 大面积，高通量，高路径精度：PI运动系统和控制
激光加工示例– achieving high precision and throughput over large areas by combining a galvo and planar X-Y linear stage. Video Credit: PI (Physik Instrumente) LP
图8。Simple connectivity with Ethernet cables.图片来源：PI（Physik instrumente）LP
Automation systems使用激光材料处理工具构建必须能够与一系列技术合作，包括运动同步脉冲激光控制和触发（包括CW），灵活的Galvo集成，G代码兼容性和可以容纳直接导入的软件行业标准CAD文件格式，例如STL和DXF。
These formats must also be able to work with direct to process 2D and 3D with flexible layering and infill settings.
当与固定光学元件一起使用时，可以使用多个高性能触发和激光控制模式使用直接激光控制。
这可以用于组合选项或Galvo中，建议与Galvo制造商灵活合作以确定最佳模型和光学配置。
直观，功能强大的激光系统控制软件
图9 A/b。在这里，显示了最完整的商业激光系统软件。智能处理指挥官（SPC）包括下一代流程中开发的许多PI专有功能。该激光系统接口支持多个Galvo模型和制造商的集成，机器视觉，表面高度传感器，自动对焦以及用于添加剂制造的分配器和挤出机。许多灵活的参数设置允许使用简单按钮按下访问高级功能。SPC用于商业系统集成和领先的研发设施。图片来源：PI（Physik instrumente）LP
概括
高性能超短激光源近年来，已经变得更加负担得起，使机器构建者和系统集成商可以比传统方法实施具有提高性能的加工方法。
激光处理提供了一系列好处，例如提高精度，更高的吞吐量和处理越来越小的特征的能力。
大多数处理应用程序都需要使用运动控制，例如，Gantries，阶段，控制器和软件。
激光控制与运动控制之间的高级连接可以使激光射击及其在运动路径上的精确位置之间的灵活，改进的同步。
具有专门控制器和封闭系统体系结构的代价高昂的解决方案已有一段时间了，但是该行业现在正在采用诸如EtherCat之类的网络来简化此过程，添加功能和升级系统。
这种连接级别为机器构建器和系统集成器提供了重要的优势，使他们可以为运动系统选择适当的驱动程序，控件和运动放大器。
It also makes it easier to select the most appropriate interfacing option for the laser, providing machine builders and system integrators with straightforward, rapid, accurate and flexible control of laser processing applications.
空气轴承多轴阶段运动系统，用于高精度激光涂饰 /处理
空气轴承阶段在激光处理演示中 - 基于EtherCAT的运动控制器将激光射击与平面X-Y空气轴承台和旋转空气轴承台同步。视频来源：PI（Physik Instrumente）LP
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