Skaner laserowy, zwany także galwanometrem laserowym, składa się z optycznej głowicy skanującej XY, elektronicznego wzmacniacza napędu i optycznej soczewki odbijającej.Sygnał dostarczony przez sterownik komputerowy napędza optyczną głowicę skanującą przez obwód wzmacniacza sterującego, kontrolując w ten sposób ugięcie wiązki lasera w płaszczyźnie XY.Mówiąc najprościej, galwanometr jest galwanometrem skaningowym stosowanym w przemyśle laserowym.Jego fachowym terminem jest szybki galwanometr skanujący z systemem skanującym Galvo.Tak zwany galwanometr można również nazwać amperomierzem.Jego koncepcja projektowa całkowicie nawiązuje do metody projektowania amperomierza.Soczewka zastępuje igłę, a sygnał sondy zastępuje sterowany komputerowo sygnał -5V-5V lub -10V-+10V DC., aby zakończyć z góry określoną akcję.Podobnie jak system skanowania z obrotowym zwierciadłem, ten typowy system sterowania wykorzystuje parę chowanych lusterek.Różnica polega na tym, że silnik krokowy napędzający ten zestaw soczewek został zastąpiony serwomotorem.W tym systemie sterowania zastosowano czujnik położenia. Pomysł konstrukcyjny i pętla ujemnego sprzężenia zwrotnego dodatkowo zapewniają dokładność systemu, a prędkość skanowania i powtarzalna dokładność pozycjonowania całego systemu osiągają nowy poziom.Głowica znakująca galwanometru składa się głównie z lustra skanującego XY, soczewki polowej, galwanometru i sterowanego komputerowo oprogramowania do znakowania.Wybierz odpowiednie elementy optyczne zgodnie z różnymi długościami fal lasera.Powiązane opcje obejmują również ekspandery wiązek laserowych, lasery itp. W laserowym systemie demonstracyjnym przebieg skanowania optycznego jest skanowaniem wektorowym, a prędkość skanowania systemu określa stabilność wzoru lasera.W ostatnich latach opracowano szybkie skanery, osiągające prędkość skanowania sięgającą 45 000 punktów na sekundę, umożliwiające prezentację złożonych animacji laserowych.
5.1 Złącze spawane galwanometrem laserowym
5.1.1 Definicja i skład złącza spawalniczego galwanometru:
Głowica ogniskująca kolimacyjna wykorzystuje urządzenie mechaniczne jako platformę nośną.Urządzenie mechaniczne porusza się tam i z powrotem, aby uzyskać spawanie spoin o różnych trajektoriach.Dokładność spawania zależy od dokładności siłownika, dlatego występują problemy, takie jak niska dokładność, niska prędkość reakcji i duża bezwładność.System skanowania galwanometrycznego wykorzystuje silnik do podtrzymywania soczewki w celu odchylenia.Silnik napędzany jest określonym prądem i ma zalety: wysoką precyzję, małą bezwładność i szybką reakcję.Kiedy wiązka jest oświetlona na soczewce galwanometru, odchylenie galwanometru zmienia wiązkę lasera.Dlatego wiązka lasera może skanować dowolną trajektorię w polu widzenia skanowania przez system galwanometru.
Głównymi elementami systemu skanującego galwanometru są kolimator rozszerzania wiązki, soczewka skupiająca, dwuosiowy galwanometr skanujący XY, płyta sterująca i system oprogramowania komputerowego.Galwanometr skanujący odnosi się głównie do dwóch głowic skanujących galwanometru XY, które są napędzane przez szybkie serwomotory tłokowe.Dwuosiowy układ serwo napędza dwuosiowy galwanometr skanujący XY w celu odchylenia odpowiednio wzdłuż osi X i Y, wysyłając sygnały sterujące do serwomotorów osi X i Y.W ten sposób, poprzez łączony ruch dwuosiowej soczewki lustrzanej XY, system sterowania może konwertować sygnał przez płytkę galwanometru zgodnie z zadanym szablonem graficznym oprogramowania komputera głównego zgodnie z ustawioną ścieżką i szybko poruszać się po płaszczyznę przedmiotu obrabianego, aby utworzyć trajektorię skanowania.
5.1.2 Klasyfikacja złączy spawanych galwanometrycznie:
1. Soczewka skanująca z przednim ogniskowaniem
Zgodnie z zależnością położenia pomiędzy soczewką ogniskującą a galwanometrem laserowym, tryb skanowania galwanometru można podzielić na skanowanie z ogniskowaniem przednim (Rysunek 1 poniżej) i skanowanie z ogniskowaniem tylnym (Rysunek 2 poniżej).Ze względu na różnicę dróg optycznych, gdy wiązka lasera jest odchylana w różne pozycje (odległość transmisji wiązki jest inna), powierzchnia ogniskowa lasera podczas poprzedniego procesu skanowania w trybie ogniskowania jest powierzchnią półkulistą, jak pokazano na lewym rysunku.Sposób skanowania po ogniskowaniu pokazany jest na obrazku po prawej stronie.Obiektyw to soczewka typu F.Lustro typu F ma specjalną konstrukcję optyczną.Wprowadzając korekcję optyczną, można wyrównać półkulistą powierzchnię ogniskową wiązki laserowej do płaskiej.Skanowanie po ogniskowaniu nadaje się głównie do zastosowań wymagających dużej dokładności przetwarzania i małego zakresu przetwarzania, takich jak znakowanie laserowe, spawanie mikrostruktur laserowych itp.
2.Soczewka skanująca z tylnym ogniskowaniem
Wraz ze wzrostem obszaru skanowania zwiększa się również apertura obiektywu f-theta.Ze względu na ograniczenia techniczne i materiałowe, obiektywy f-theta o dużej aperturze są bardzo drogie i takie rozwiązanie nie jest akceptowane.System skanowania galwanometrycznego z przednią soczewką obiektywu w połączeniu z robotem sześcioosiowym jest stosunkowo wykonalnym rozwiązaniem, które może zmniejszyć zależność od sprzętu galwanometrycznego, charakteryzuje się znacznym stopniem dokładności systemu i dobrą kompatybilnością.Rozwiązanie to zostało przyjęte przez większość integratorów.Przyjęcie, często określane jako spawanie przelotowe.Spawanie szyn zbiorczych modułu, w tym czyszczenie słupów, ma zastosowania w lotach, które mogą elastycznie i wydajnie zwiększać szerokość przetwarzania.
Galwanometr 3.3D:
Niezależnie od tego, czy jest to skanowanie z ogniskiem przednim, czy skanowanie z ogniskiem tylnym, skupienie wiązki laserowej nie może być kontrolowane w celu dynamicznego ogniskowania.W przypadku trybu skanowania z przednią ostrością, gdy obrabiany przedmiot jest mały, soczewka skupiająca ma określony zakres głębi ogniskowej, dzięki czemu może wykonywać skupione skanowanie w małym formacie.Jednakże, gdy skanowana płaszczyzna jest duża, punkty w pobliżu obrzeży będą nieostre i nie będzie można ich zogniskować na powierzchni obrabianego przedmiotu, ponieważ przekracza ona zakres głębokości ogniska lasera.Dlatego też, gdy wymagane jest dobre skupienie wiązki lasera w dowolnym miejscu płaszczyzny skanowania, a pole widzenia jest duże, zastosowanie obiektywu o stałej ogniskowej nie jest w stanie spełnić wymagań skanowania.System dynamicznego ustawiania ostrości to zestaw układów optycznych, których ogniskowa może zmieniać się w zależności od potrzeb.Dlatego badacze proponują zastosowanie soczewki z dynamicznym ogniskowaniem w celu kompensacji różnicy w drodze optycznej oraz użycie soczewki wklęsłej (rozszerzacza wiązki), aby poruszać się liniowo wzdłuż osi optycznej, aby kontrolować położenie ogniska i osiągnąć. Obrabiana powierzchnia dynamicznie kompensuje optyczną różnica ścieżek w różnych pozycjach.W porównaniu z galwanometrem 2D, w skład galwanometru 3D wchodzi głównie „układ optyczny w osi Z”, dzięki czemu galwanometr 3D może swobodnie zmieniać położenie ogniska podczas procesu spawania i wykonywać spawanie przestrzenne zakrzywionej powierzchni, bez konieczności zmiany nośnik, taki jak obrabiarka itp., jak galwanometr 2D.Wysokość robota służy do regulacji położenia ogniska spawania.
Czas publikacji: 23 maja 2024 r
