Szczegółowe podsumowanie głowic spawalniczych Flying Laser

Szczegółowe podsumowanieLatające głowice spawalnicze laserowe

Obejmuje nazwy komponentów, definicje, zasady, parametry projektowe i obliczenia formuł i ma zastosowanie do:spawanie skanujące z dużą prędkością(takich jak systemy galwanometrów) lub zastosowań do zdalnego spawania.

1. Skład i definicja głowic laserowych do spawania w locie

Spawanie w locie (spawanie laserowe skanujące) polega na dynamicznym ogniskowaniu za pomocą szybkich galwanometrów odbijających wiązki laserowe i jest odpowiednie do spawania dużych powierzchni ispawanie z dużą prędkościąJego główne elementy są następujące:

1. Moduł kolimacji wiązki

Kolimator

Funkcja: Konwersja rozbieżnego sygnału laserowego (NA=0,1~0,22) ze światłowodu na wiązkę równoległą.

Parametry kluczowe: Ogniskowa fcoll, średnica wiązki skolimowanej Dcoll.

Formuła:

1.2 System skanowania galwanometru

Lustra Galvo osi X/Y

Funkcja: Zmiana kierunku wiązki światła za pomocą szybko obracających się luster w celu uzyskania dwuwymiarowego skanowania płaszczyzny.

Kluczowe parametry: Prędkość skanowania (zwykle ≥10 m/s), dokładność powtarzania pozycjonowania (<±5 μrad), rozmiar lustra (musi pokrywać średnicę wiązki Dcoll).

Silnik galwanometryczny: Silnik serwo lub silnik galwanometryczny z czasem reakcji <1 ms.

1.3 Moduł dynamicznego ogniskowania (soczewka F-Theta lub galwanometr + soczewka płaskiego pola)

Soczewka F-Theta

Funkcja: zamiana kąta odchylenia galwanometru na liniowe przesunięcie na płaszczyźnie w celu zachowania spójności ogniskowania.

Kluczowe formuły:

2. Zasada działania

Ścieżka wiązki: Laser → Kolimator → Galwanometr X → Galwanometr Y → Soczewka F-Theta → Powierzchnia przedmiotu obrabianego.

Dynamiczne ogniskowanie:

Gdy kąt odchylenia galwanometru wynosi θ, położenie ogniska (x, y) jest konwertowane przez soczewkę F-Theta jako:

3. Kluczowe parametry i wzory projektowe

3.1 Obliczanie rozmiaru plamki

Średnica skupionego punktu d (granica dyfrakcji):

3.2 Zakres skanowania i kąt galwanometru

Maksymalny zakres skanowania L:

3.3 Prędkość i przyspieszenie spawania

Prędkość liniowa v

3.4 Głębia ostrości (DOF)

3.5 Gęstość mocy i pobór energii

Gęstość mocy I:

Gęstość energii E (spawanie impulsowe):

4. Aberracje i projektowanie optymalizacji

4.1 Korekcja aberracji obiektywu F-Theta

Zniekształcenie: Musi spełniać r∝θ, a zniekształcenie nieliniowe powinno być <0,1%.

Krzywizna pola: zaprojektuj płaskie pole za pomocą grup wielosoczewkowych.

4.2 Błąd synchronizacji galwanometru

Opóźnienie galwanometru X/Y powinno wynosić <1 μs, aby uniknąć powstawania plam eliptycznych.

5. Przykład procesu projektowania

Wymagania wejściowe: zakres skanowania L, rozmiar plamki d, prędkość spawania v. Wybór soczewki F-Theta: Określ fθ zgodnie z wzorem L=2fθtan(θmax).

Oblicz parametry galwanometru: prędkość kątowa ω=v/fθ i sprawdź wydajność galwanometru.

Sprawdź jakość punktową: zoptymalizuj aberracje grupy soczewek za pomocą Zemax/OpticStudio.

6. Środki ostrożności

Zarządzanie temperaturą: Galwanometry i soczewki wymagają chłodzenia wodnego przy dużej mocy (np. >1 kW).

Zabezpieczenie antykolizyjne: Galwanometry wymagają hamowania awaryjnego, aby uniknąć kolizji mechanicznej.

Kalibracja: Regularnie kalibruj współosiowość ścieżki optycznej (odchylenie <0,05 mm).