Skaner laserowy, zwany również galwanometrem laserowym, składa się z optycznej głowicy skanującej XY, elektronicznego wzmacniacza napędowego i optycznej soczewki odbiciowej. Sygnał dostarczany przez sterownik komputerowy napędza optyczną głowicę skanującą przez obwód wzmacniacza napędowego, kontrolując w ten sposób odchylenie wiązki laserowej w płaszczyźnie XY. Mówiąc prościej, galwanometr to galwanometr skanujący stosowany w przemyśle laserowym. Jego fachowa nazwa to szybki galwanometr skanujący Galvo system skanowania. Tak zwany galwanometr może być również nazywany amperomierzem. Jego koncepcja konstrukcyjna w pełni opiera się na metodzie konstrukcyjnej amperomierza. Soczewka zastępuje igłę, a sygnał sondy jest zastępowany sterowanym komputerowo sygnałem -5V-5V lub -10V-+10V DC, aby wykonać z góry określoną czynność. Podobnie jak w przypadku systemu skanowania z obracającym się lustrem, ten typowy system sterowania wykorzystuje parę chowanych luster. Różnica polega na tym, że silnik krokowy napędzający ten zestaw soczewek jest zastąpiony serwomotorem. W tym systemie sterowania, czujnik położenia jest używany Pomysł projektowy i ujemna pętla sprzężenia zwrotnego dodatkowo zapewniają dokładność systemu, a prędkość skanowania i powtarzalna dokładność pozycjonowania całego systemu osiągają nowy poziom. Głowica znakująca skanująca galwanometru składa się głównie ze lustra skanującego XY, soczewki polowej, galwanometru i sterowanego komputerowo oprogramowania do znakowania. Wybierz odpowiednie komponenty optyczne zgodnie z różnymi długościami fal lasera. Powiązane opcje obejmują również ekspandery wiązki laserowej, lasery itp. W systemie demonstracji laserowej, kształt fali skanowania optycznego jest skanowaniem wektorowym, a prędkość skanowania systemu określa stabilność wzoru laserowego. W ostatnich latach opracowano szybkie skanery, których prędkość skanowania sięga 45 000 punktów na sekundę, co umożliwia demonstrację złożonych animacji laserowych.
5.1 Spawanie galwanometrem laserowym
5.1.1 Definicja i skład złącza spawanego galwanometrem:
Głowica kolimacyjna wykorzystuje urządzenie mechaniczne jako platformę nośną. Urządzenie mechaniczne porusza się tam i z powrotem, aby wykonać spawanie spoin o różnych trajektoriach. Dokładność spawania zależy od dokładności siłownika, co wiąże się z takimi problemami, jak niska dokładność, niska szybkość reakcji i duża bezwładność. System skanowania galwanometru wykorzystuje silnik do przenoszenia soczewki w celu odchylania. Silnik jest napędzany określonym prądem i charakteryzuje się wysoką precyzją, małą bezwładnością i szybką reakcją. Gdy wiązka pada na soczewkę galwanometru, odchylenie galwanometru zmienia wiązkę lasera. Dzięki temu wiązka lasera może skanować dowolną trajektorię w polu widzenia systemu galwanometru.
Głównymi elementami systemu skanowania galwanometru są kolimator z rozszerzeniem wiązki, soczewka skupiająca, dwuosiowy galwanometr skanujący XY, płyta sterująca oraz system oprogramowania komputera hosta. Galwanometr skanujący odnosi się głównie do dwóch głowic skanujących galwanometru XY, które są napędzane szybkimi serwosilnikami posuwisto-zwrotnymi. Dwuosiowy układ serwosterowania napędza dwuosiowy galwanometr skanujący XY, aby odchylić go odpowiednio wzdłuż osi X i osi Y, wysyłając sygnały sterujące do serwosilników osi X i Y. W ten sposób, poprzez połączony ruch soczewki zwierciadlanej dwuosiowej XY, system sterowania może konwertować sygnał przez płytę galwanometru zgodnie z wstępnie ustawionym szablonem graficznym oprogramowania komputera hosta, zgodnie z ustawioną ścieżką, i szybko przesuwać się po płaszczyźnie przedmiotu obrabianego, tworząc trajektorię skanowania.
5.1.2 Klasyfikacja połączeń spawanych galwanometrem:
1. Soczewka skanująca z przednim ogniskowaniem
Ze względu na zależność położenia między 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 występowanie różnicy dróg optycznych, gdy wiązka laserowa jest odchylana do różnych pozycji (różna odległość transmisji wiązki), powierzchnia ogniskowa lasera podczas poprzedniego procesu skanowania w trybie ogniskowania jest powierzchnią półkulistą, jak pokazano na rysunku po lewej stronie. Metoda skanowania po ogniskowaniu jest pokazana na rysunku po prawej stronie. Soczewka obiektywu to soczewka planu F. Zwierciadło planu F ma specjalną konstrukcję optyczną. Poprzez wprowadzenie korekcji optycznej, półkulista powierzchnia ogniskowa wiązki laserowej może zostać wyrównana do płaskiej. Skanowanie po ogniskowaniu nadaje się głównie do zastosowań wymagających wysokiej dokładności przetwarzania i małego zakresu przetwarzania, takich jak znakowanie laserowe, spawanie mikrostruktur laserowych itp.
2.Tylny obiektyw skanujący
Wraz ze wzrostem obszaru skanowania, wzrasta również apertura soczewki f-theta. Ze względu na ograniczenia techniczne i materiałowe, soczewki f-theta o dużej aperturze są bardzo drogie i to rozwiązanie nie jest akceptowane. System skanowania galwanometru z obiektywem w połączeniu z robotem sześcioosiowym jest stosunkowo wykonalnym rozwiązaniem, które może zmniejszyć zależność od urządzeń galwanometrycznych, charakteryzuje się znaczną dokładnością systemu i dobrą kompatybilnością. To rozwiązanie zostało przyjęte przez większość integratorów. Przyjęcie, często nazywane spawaniem w locie. Spawanie szyn zbiorczych modułów, w tym czyszczenie biegunów, ma zastosowanie w locie, co pozwala elastycznie i efektywnie zwiększyć szerokość obróbki.
Galwanometr 3.3D:
Niezależnie od tego, czy jest to skanowanie z ogniskowaniem przednim, czy tylnym, ogniskowanie wiązki laserowej nie może być kontrolowane w celu dynamicznego ogniskowania. W trybie skanowania z ogniskowaniem przednim, gdy obrabiany przedmiot jest mały, soczewka ogniskująca ma pewien zakres głębokości ogniskowania, dzięki czemu może wykonywać skanowanie zogniskowane w małym formacie. Jednakże, gdy skanowana płaszczyzna jest duża, punkty w pobliżu jej krawędzi będą nieostre i nie będzie można ich zogniskować na powierzchni obrabianego przedmiotu, ponieważ przekracza ona zakres głębokości ogniskowania lasera. Dlatego, gdy wiązka laserowa musi być dobrze zogniskowana w dowolnym położeniu na płaszczyźnie skanowania, a pole widzenia jest duże, użycie obiektywu o stałej ogniskowej nie może spełnić wymagań skanowania. Dynamiczny system ogniskowania to zestaw układów optycznych, których ogniskowa może się zmieniać w razie potrzeby. Dlatego badacze proponują zastosowanie soczewki z dynamicznym ogniskowaniem w celu kompensacji różnicy w drodze optycznej oraz soczewki wklęsłej (ekspandera wiązki) poruszającej się liniowo wzdłuż osi optycznej w celu kontrolowania położenia ogniska i uzyskania efektu dynamicznej kompensacji różnicy w drodze optycznej w różnych położeniach. W porównaniu z galwanometrem 2D, konstrukcja galwanometru 3D obejmuje przede wszystkim „układ optyczny osi Z”, dzięki czemu galwanometr 3D może swobodnie zmieniać położenie ogniska podczas procesu spawania i wykonywać spawanie powierzchni zakrzywionych w przestrzeni, bez konieczności wymiany elementu nośnego, takiego jak obrabiarka itp., jak w przypadku galwanometru 2D. Wysokość robota służy do regulacji położenia ogniska spawania.
Czas publikacji: 23-05-2024
