Armen JAWORSKI, Krzysztof GRABOWIECKI, Cezary KOSEWSKI
CIM-mes Projekt, Al. Jerozolimskie 125/127 lok. 503, 02-017 Warszawa
Lasery dużej mocy klasy 4 wykorzystywane są do spawania, cięcia i czyszczenia w warunkach przestrzeni otwartych (stocznictwo, energetyka) oraz do spawania precyzyjnego niepoddającego się automatyzacji. Przy korzystaniu z ręcznie operowanych urządzeń HLD (hand-held laser devices) konieczne są dodatkowe środki ostrożności w celu ochrony otoczenia i operatora. Dla mocy optycznej HLD powyżej kilowata, maksymalne dopuszczalne narażenie dla skóry (MPE) może być znacznie przekroczone [1]. Szczególnie niebezpieczne jest promieniowanie odbite, które jest trudne do kontroli oraz wykrycia z uwagi na zakres spektralny promieniowania powyżej 1000 μm (niewidoczny dla operatora). Pasywne środki ochrony mogą okazać się niewystarczające. Lepszą ochronę mogą zapewnić tzw. aktywne systemy, które wykrywają niebezpieczne oświetlenie wiązką laserową na zasadzie elektrycznej, termicznej lub optycznej i automatycznie wyłączają laser. Istniejące rozwiązania są skuteczne w ograniczonym zakresie. Alternatywą jest rozwiązanie optyczne w formie falowodu powłokowego w połączeniu z fototranzystorami. Może ono wykrywać wiązkę laserową wchodzącą w interakcję z dowolnym miejscem powłoki (ochronną) i automatycznie wyłączać źródło lasera w ciągu kilkunastu milisekund. Dzięki szybkiej reakcji, warstwa ochronna w systemach aktywnych może być znacznie lżejsza i cieńsza w porównaniu do całkowicie pasywnych rozwiązań.
W prezentacji zostaną przedstawione dwa prototypy aktywnej ochrony przed laserem: aktywna kurtyna do ochrony dużych przestrzeni produkcyjnych oraz jako alternatywna kabiny spawalniczej oraz aktywna rękawica jako ochrona dłoni przy precyzyjnych ręcznych operacjach laserowych. Po przekroczeniu zadanego progu gęstości mocy optycznej, generowany sygnał uruchamia obwód bezpieczeństwa lasera. Wyzwaniem technologicznym jest dobór parametrów materiałowych i optycznych dla falowodu oraz zapewnienie najwyższych poziomów niezawodności zgodnie z normą ISO 13849-1. Prezentacja przedstawi główne aspekty techniczne oraz badawcze związane z projektowanie tego typu urządzeń.
Literatura:
[1] Thomas Puester, Juergen Walter, Michael Hustedt, and Volker Wesling, “Technical safety measures for the safe use of hand-held laser processing devices”, J. of Laser Applications 24, 052004 (2012); doi: 10.2351/1.4742798
Prezentowane wyniki prac badawczych były współfinansowane przez: Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu INNOTEXTILE Działanie 1.2 PO IR „Sektorowe programy B+R”pt: ”Aktywne kurtyny ochronne przeciw promieniowaniu lasera wysokiej mocy”, oraz projektu w ramach programu Ścieżka dla Mazowsza/2019. "Aktywne rękawice ochronne do obsługi laserów przemysłowych dużej mocy".