COVID-19新冠疫情肆虐全球已经步入到第3个年头，而随着高传染性的Omicron ( 奥密克戎病毒 ) 的来袭，及时找出有症状和无症状者并加以隔离是目前大多数国家抗疫的重要手段之一。其中，ART（Antigen Rapid Test) Kit - 抗原快速检测试剂盒 （各国命名略有不同， 比如RAT、RT等）为此立下了汗马功劳。譬如从2022年1月21日至3月11日，新加坡本土病例一共60万2000起，其中10万7952起是PCR核酸检测阳性，占18%；49万4048起是ART抗原检测阳性 （不包括自行检测阳性而未上报者），占82%。这极大地缓解了医疗体系的压力，避免了不必要的医疗资源挤兑。而就在3月11日，中国国家卫健委消息，将对一些特定人群采用ART检测。
尔后客户改良用excimer laser开槽，宽度降为160 µm，深度只有230 µm, 沟槽均匀，底部较平滑，如图8的3D扫描。同时客户将工件尺寸增至直径最大为150 mm的圆蝶，沟槽形状也更为复杂，分布更密集。此时光束质量较差，光斑较大的diode laser在焊接时引起的热传导极易将微通道周边材料熔化并填充沟槽，大规模焊接时，质量出现不稳定状态。在有条件订单（conditional PO）已经到手的情况下，只能当机立断，改换为Rofin 的100D来展开进一步的评估，并将这款传统上用作打标的Q-switch脉冲激光器调整为连续波。
而激光塑料焊仅靠合适的光源、优化工艺和普通功能的夹具还是远远不够的。经过其后几年里与世界级各行各业的名企合作中，在不断地和客户沟通，聆听他们的反馈下，逐步提升和完善整机系统的设计和软硬件的配合，短短几年内成功地让百余台自行设计制造的整机设备（turn-key solution）稳定可靠地运行于东南亚各大生产线。在此总结在工艺与系统设计时需要特别关注的细节：
焊接前的预热及焊接后的冷却：
类似金属材料，塑料件温度骤升骤降都不是件好事，因而预热和冷却的把控必不可少。此时不仅需要夹具与激光器开关的时间配合，还要考虑到激光器开关时能量上升沿和下降沿（ramp-up / ramp-down）对焊接的影响及焊材对温度改变的适应度，所以借鉴金属焊接的经验，我们特意对激光器本身加入了人为干预上升沿和下降沿的时间及能量控制功能。
焊接中激光能量分布的一致性：
对于复杂的图形，由于运动系统的局限性，使用相同的能量会产生局部过热甚至焦灼现象。连续波激光器不可能象脉冲激光金属焊那样利用控制系统将脉冲激光频率与实际运动速度实时自动同步（synchronize），所以只能在参数与路径上动脑筋啦，焊接路径与速度要与激光能量对应优化。
焊接中工件高度变化与焊接时间：
在整个焊接过程中，随着焊材的熔化，工件高度会逐步减小，是非常微小的动态变量。当工件高度降到一定数值时，说明焊材上下两层已经成功熔合在一起了，如果此时没有及时关闭激光器，工件会因为受热过度而不能通过后续一系列的检测；而过早地关闭激光器又会造成焊接不牢。因此控制系统不仅要依据产品评估经验值设置激光器的关闭时间，还需通过实时监测焊件高度变化 （Collapse Height）来适时地关闭激光器。
夹具对工件的夹紧度：
固定工件间隙太大会造成焊缝无法有效咬合，太紧则有可能损伤工件。两者也都会造成焊接品质不佳。而夹紧度在焊接过程中也是个动态变化参数，其控制的好坏对焊接质量和外观起着举足轻重的作用。由于夹紧度无法量化，因而我们转为实时监测气压夹具(cylinder clamping）的受力/压强状态或是电动夹具(servo clamping) 的受力/电机力矩数值。
夹具和工作台的设计：
在评估机器性价比时，机器产能（UPH）是买家缺一不可的考量，所以夹具的设计不仅要符合复杂的工件外型，留下光束通道，还得便于工件快上快下。同时得顾及是自动、半自动、还是手动上下料，以及根据工厂场地的限制而设计相应的工作台，比如旋转式，U-型等。
软件和视觉系统：
一些大厂需要产品状态/批次追踪等，因而接口软件需要一些定制化。某些精细焊接也需要视觉系统的定位甚至一定程度的表面粗检。
作者简介：
Shirley Jiang
Coherent Singapore Application Manager / Senior Staff Engineer - Application
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