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 cofających się 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 połączony ruch dwuosiowej soczewki lustrzanej XY, system sterowania może przekształcić 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
