Kolimacyjna głowica ogniskująca wykorzystuje urządzenie mechaniczne jako platformę nośną i porusza się tam i z powrotem przez urządzenie mechaniczne, 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 odchylania soczewki. Silnik napędzany jest określonym prądem i ma zalety: wysoką dokładność, małą bezwładność i szybką reakcję. Kiedy wiązka światła jest naświetlana na soczewkę galwanometru, odchylenie galwanometru zmienia kąt odbicia wiązki lasera. Dlatego wiązka lasera może skanować dowolną trajektorię w polu widzenia skanowania przez system galwanometru. Głowica pionowa stosowana w zrobotyzowanym systemie spawalniczym jest aplikacją bazującą na tej zasadzie.
Główne składnikisystem skanowania galwanometrycznegoto kolimator rozszerzania wiązki, soczewka skupiająca, dwuosiowy galwanometr skaningowy 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 konwertować sygnał przez płytkę galwanometru zgodnie z szablonem wstępnie ustawionej grafiki oprogramowania komputera głównego i ustawionym trybem ścieżki oraz szybko przemieszczać się na płaszczyźnie przedmiotu obrabianego, tworząc trajektorię skanowania.
、
Zgodnie z zależnością położenia pomiędzy soczewką ogniskującą a galwanometrem laserowym, tryb skanowania galwanometru można podzielić na skanowanie z ogniskowaniem przednim (zdjęcie po lewej) i skanowanie z ogniskowaniem tylnym (zdjęcie po prawej). Ze względu na istnienie różnicy dróg optycznych, gdy wiązka lasera odchyla się w różne pozycje (odległość transmisji wiązki jest inna), płaszczyzna ogniskowa lasera w poprzednim procesie skanowania ogniskującego jest półkulistą zakrzywioną powierzchnią, jak pokazano na lewym rysunku. Metodę skanowania z ogniskowaniem wstecznym pokazano na prawym rysunku, na którym obiektyw jest soczewką o płaskim polu widzenia. Soczewka z płaskim polem ma specjalną konstrukcję optyczną.
Zrobotyzowany system spawalniczy
Wprowadzając korekcję optyczną, można dopasować półkulistą płaszczyznę ogniskową wiązki laserowej do płaszczyzny. Skanowanie z tylnym ogniskowaniem nadaje się głównie do zastosowań o wysokich wymaganiach dotyczących dokładności przetwarzania i małego zakresu przetwarzania, takich jak znakowanie laserowe, spawanie mikrostruktur laserowych itp. Wraz ze wzrostem obszaru skanowania zwiększa się również apertura obiektywu. Ze względu na ograniczenia techniczne i materiałowe cena soczewek o dużej aperturze jest bardzo wysoka i takie rozwiązanie nie jest akceptowane. Połączenie systemu skanującego galwanometru przed soczewką obiektywu i robota sześcioosiowego jest wykonalnym rozwiązaniem, które może zmniejszyć zależność od sprzętu galwanometrycznego i może zapewnić znaczny stopień dokładności systemu i dobrą kompatybilność. Rozwiązanie to zostało przyjęte przez większość integratorów i często nazywane jest spawaniem w locie. Spawanie szyny modułowej, łącznie z czyszczeniem słupa, ma zastosowania latające, które mogą elastycznie i efektywnie zwiększać format obróbki.
Niezależnie od tego, czy jest to skanowanie z przednim, czy tylnym ogniskowaniem, skupienie wiązki laserowej nie może być kontrolowane w celu dynamicznego ustawiania ostrości. W przypadku trybu skanowania z przednim ogniskowaniem, gdy obrabiany przedmiot jest mały, soczewka skupiająca ma określony zakres głębi ogniskowej, dzięki czemu może wykonywać skanowanie ogniskujące w małym formacie. Jeżeli jednak skanowana płaszczyzna jest duża, punkty w pobliżu obrzeży będą nieostre i nie będzie można ich zogniskować na powierzchni obrabianego przedmiotu, ponieważ przekracza ona górną i dolną granicę głębokości ogniskowej 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 układ optyczny, którego ogniskową można zmieniać w zależności od potrzeb. Dlatego też, stosując soczewkę z dynamicznym ogniskowaniem w celu kompensacji różnicy dróg optycznych, soczewka wklęsła (ekspander wiązki) porusza się liniowo wzdłuż osi optycznej, aby kontrolować położenie ogniska, uzyskując w ten sposób dynamiczną kompensację różnicy dróg optycznych obrabianej powierzchni na różnych stanowiskach. W porównaniu z galwanometrem 2D, skład galwanometru 3D dodaje głównie „układ optyczny osi Z”, który pozwala galwanometrowi 3D na swobodną zmianę położenia ogniska podczas procesu spawania i wykonywanie przestrzennego spawania zakrzywionych powierzchni, bez konieczności regulacji spawania położenie ostrości poprzez zmianę wysokości nośnika, np. obrabiarki lub robota, np. galwanometru 2D.
System dynamicznego ustawiania ostrości może zmieniać stopień rozogniskowania, zmieniać rozmiar plamki, regulować ostrość w osi Z i przetwarzać trójwymiarowo.
Odległość roboczą definiuje się jako odległość od najbardziej wysuniętej do przodu mechanicznej krawędzi soczewki do płaszczyzny ogniskowej lub płaszczyzny skanowania obiektywu. Uważaj, aby nie pomylić tego z efektywną ogniskową (EFL) obiektywu. Mierzy się ją od płaszczyzny głównej, hipotetycznej płaszczyzny, w której zakłada się, że cały układ soczewek załamuje się, do płaszczyzny ogniskowej układu optycznego.
Czas publikacji: 04 czerwca 2024 r
