Рабочая программа модуля (дисциплины) лазерная гравировка
 Скачать 63.83 Kb.
|
|
УТВЕРЖДАЮ Директор института ___________Яковлев А.Н. «___»_____________2013 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ) «ЛАЗЕРНАЯ ГРАВИРОВКА» Направление (специальность) ООП 200400 Оптотехника Профиль(и) подготовки (специализация, программа): «Методы и техника импульсных оптико-физических исследований» Квалификация (степень) магистр Базовый учебный план приема 2013 г. Курс 1 семестр 2 Количество кредитов 3 Код дисциплины М3.В.2
Вид промежуточной аттестации зачет Обеспечивающее подразделение кафедра Лазерной и световой техники Институт физики высоких технологий Заведующий кафедрой _____________ к.ф.-м.н., доцент Яковлев А. Н. Руководитель ООП _____________ д.ф.-м.н., профессор Лисицын В.М. Преподаватель _____________ д.ф.-м.н.,профессор. Ципилев В.П. 2013 г 1 Цели освоения дисциплины Цели преподавания дисциплины: формирование целостного представления об устройстве лазерных граверов и маркеров, применяемых системах управления, позиционирования луча и лазерных источниках, режимы их работы, области применения и решаемые задачи. Изучив дисциплину студент должен: знатьобщие принципы построения и функционирования маркеров различного типа и назначения, тенденции развития, элементную базу, характеристики и параметры типовых узлов лазерных и механических устройств, конструктивные особенности и условия эксплуатации лазерных граверов различного назначения; уметь; эксплуатировать лазерные граверы различных типов, производить подготовку оригинал-макетов из растровых моделей и написание программ для создания векторных изображений. владеть навыками подбора режимов обработки различных материалов. Задачи изучения дисциплины: изучить и усвоить теоретическую часть курса в виде системы знаний на лекционных занятиях; выработать навыки работы с лазерными граверами, навыки подготовки программ маркировки. сформирование мотивации к самостоятельной познавательной деятельности путем изучения отдельных разделов дисциплины, логически связанных с тематикой лекций. В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц2, Ц3 и Ц5* основной образовательной программы 200400 «Оптотехника» при подготовке магистров. Дисциплина нацелена на подготовку магистрантов: к решению научно-исследовательских задач: поиску и реализации нетрадиционных способов нанесения рисунков с учетом оптических и теплофизических свойств материалов; к производственно-технологической работе в области элементной базы технологических и исследовательских лазеров, в приемах управления лазерным излучением и в основных направлениях и тенденциях развития лазерной техники в области гравировки и маркировки материалов; к решению материаловедческих задач: подбору оптимальных оптических материалов и изделий для задач гравировки, генерации и транспортировки мощных импульсов лазерного излучения с учетом распределения мощности по сечению пучка и спектрального состава излучения; к поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при подборе типовых технологических приемов и их модификации; к решению управленческих задач: умению наладить эффективное взаимодействие групп, обслуживающих производство и эксплуатацию лазерных гравировочных установок, осуществлению контроля за соблюдением правил техники безопасности при работе с лазерным излучением. 2. Место дисциплины в структуре ООП В соответствии с учебным планом «Лазерная гравировка» относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин подготовки магистров по направлению 200400 «Оптотехника» из группы М3.В.2 Дисциплина непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла («Физика», «Математика») и общепрофессионального цикла («Методы и техника регистрации оптических процессов», «Импульсная лазерная техника», «Методы спектрального анализа») и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Лазерная гравировка» являются дисциплины: «Методы и техника регистрации оптических процессов», «Импульсная лазерная техника», «Методы спектрального анализа». 3 Результаты освоения дисциплины После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р2, Р3. Соответствие результатов освоения дисциплины «Лазерная гравировка» формируемым компетенциям ООП представлено в нижеследующей таблице. Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении данной дисциплины
В результате освоения дисциплины «Импульсная лазерная техника» студентом должны быть достигнуты следующие результаты: Таблица 2 Планируемые результаты освоения дисциплины (модуля)
4 Структура и содержание дисциплины 4.1 Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
При сдаче письменных работ при необходимости со студентом проводится индивидуальное собеседование. 4.2 Содержание разделов дисциплины Раздел 1. Устройство и работа лазерных граверов (лк, лб) Лекции (2часа): Введение в дисциплину, ее цели и задачи. Классификация лазерных граверов по различным признакам (устройству, назначению, исполнению, параметрам излучения, классу опасности), возможности и перспективы лазерной гравировки Применяемые лазеры. Твердотельные, лазеры, волоконные лазеры, СО2 - лазеры, основные параметры, режимы работы устройство (0.5часа). Фокусировка лазерных пучков. Фокусировка пучка одиночной линзой, фокусировка двухкомпонентной системой, особенности фокусировки пучка волоконного лазера (0.5 часа) Системы манипуляции пучка. Системы с повортными зеркалами и неподвижным объективом, системы «летающая оптика», вращательные приводы для гравировки на цилиндрических поверхностях, векторная и растровая гравировка, пространственное разрешение (1 час). Лабораторная работа № 1 (1час): «Обучение правилам ТБ и навыкам работы с лазерным излучением, знакомство с лазерными стендами» Работа включает в себя инструктаж по ТБ, ознакомление с работой стендов, входной тестовый контроль. Лабораторная работа № 2 (3часа): «Исследование режимов испарения поверхностных слоев металлов на лазерном исследовательском стенде (LQ929; 1064 нм; 10 нс)» Работа включает в себя: знакомство с характеристиками излучения YAG-Nd-лазера LQ929; с оптической проекционной схемой острой фокусировки пучка; с оптической схемой регистрации свечения из области лазерного воздействия и схемой регистрации кинетики процесса испарения; с фотодетекторами, спектрографами и цифровыми осциллографами высокого временного разрешения; проведение испытаний образца (латунь, нержавеющая сталь); исследование структуры зоны разрушения поверхности металла с помощью микроскопных наблюдений и кинетики процесса испарения при различных размерах зоны облучения; определение предельных частот следования лазерных импульсов. составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. Раздел 2. Физические процессы при воздействии мощного лазерного излучения на вещество (лк, лб) Лекции (2 часа): Поглощение, отражение и рассеяние излучения различных длин волн на поверхности материала (металлы, диэлектрики), плавление и испарение вещества, образование паро-плазменного факела в области воздействия пучка, уравнение баланса энергии, глубина испарения (разрушения), цвета и зрительное восприятие результата гравировки. Лабораторная работа № 3 (4 часа): «Исследование лазерного испарения пленок различной толщины на лазерном исследовательском стенде (LQ929; 1064 нм; 10 нс)». Работа включает в себя: измерение энергетических порогов разрушения пленок различной толщины, размещенных в воздухе и напыленных на прозрачную подложку; расчет энергетики испарения металлических и диэлектрических пленок по уравнению теплового баланса; сравнение результатов расчета с экспериментом; составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. Лабораторная работа № 4 (4 часа): «Изучение режимов работы гравера Мини-маркер М10. Подготовка и нанесение простейших графических изображений». Работа включает в себя: изучение параметров пучка и схемы фокусировки и манипуляции лазерного пучка; расчет размера пучка фокусировки; расчет энергетики испарения и сопоставление с энергией лазерного импульса; программирование и нанесение простейших рисунков на поверхности полированных пластин из коррозионно-стойкой стали (нержавейка) и медных сплавов (латунь); изготовление реплик (решеток) на пленке, напыленной на стеклянную подложку; составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. Раздел 3. Технология гравировки. Подготовка оригинал-макетов для гравировки (лк, лб) Лекции (2 часа): Гравировка и маркировка металлов. Гравировка диэлектриков, нанесение на поверхности оргстекла и стекла, формирование рисунков в объеме прозрачных диэлектриков, гравировка бриллиантов. Подготовка и нанесение простейших графических изображений. Подготовка и нанесение полутоновых изображений. Нанесение цветных изображений. Лабораторная работа № 5 (4 часа): «Подготовка и нанесение рельефных изображений (большая глубина испарения) с помощью гравера Мини-маркер 2м20. Нанесение изображений в объеме прозрачных диэлектриков (стекло, оргстекло)» Работа включает в себя: изучение параметров пучка лазера, схем фокусировки и манипуляции лазерного пучка, расчет размера пучка фокусировки в объеме диэлектрика; расчет энергетики оптического пробоя в объеме диэлектрика и сопоставление с энергией лазерного импульса; программирование и нанесение простейших глубоких рисунков на поверхности полированных пластин из коррозионно-стойкой стали (нержавейка) и медных сплавов (латунь); нанесение простейших рисунков в объеме стекла (оргстекла); составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. Лабораторная работа № 6 (4час): «Нанесение полутоновых и цветных изображений с помощью гравера Мини-маркер 2М20» Работа включает в себя: исследование влияния режима лазерной генерации (плотность энергии импульса, длительность и частота воздействия) на цвет рисунка; отладка программы для реализации цветных рисунков на поверхности полированных металлов, получение рисунков и их анализ; реализация цветной гравировки методом сублимации с применением различных покрытий; составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. Раздел 4. Установки лазерной гравировки (лк, лб) Лекции (2час): Компактный прецизионный гравер мини маркер м10, области применения. Гравер Trotec Speedy 300, параметры и области применения. Прецизионный гравер мини-маркет 2М20 для глубокой гравировки. Мощный прецизионный гравер-резак RX20, назначение и области применения. Лабораторная работа № 4 (4 часа): Исследование режимов гравировки и резки диэлектриков на гравере Trotec Speedy 300. Работа включает в себя: изучение параметров пучка лазерного, схемы фокусировки и схемы манипулятора пучка; нанесение рисунков и маркировочных символов на древесине (фанера), стекле, оргстекле, резине; измерение разрушенного объема, расчет энергозатрат на испарение по уравнению баланса, сопоставление расчета с экспериментом; составление отчета о проделанной работе, формулировка выводов о полученных результатах. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||