Scanerul laser, numit și galvanometru laser, este alcătuit dintr-un cap de scanare optic XY, un amplificator electronic de acționare și o lentilă de reflexie optică. Semnalul furnizat de controlerul computerizat acționează capul de scanare optic prin circuitul amplificatorului de acționare, controlând astfel devierea fasciculului laser în planul XY. Simplu spus, galvanometrul este un galvanometru de scanare utilizat în industria laserelor. Termenul său profesional este numit galvanometru de scanare de mare viteză - sistem de scanare Galvo. Așa-numitul galvanometru poate fi numit și ampermetru. Ideea sa de design urmează complet metoda de proiectare a unui ampermetru. Lentila înlocuiește acul, iar semnalul sondei este înlocuit de un semnal DC -5V-5V sau -10V-+10V controlat de computer, pentru a finaliza acțiunea predeterminată. La fel ca sistemul de scanare cu oglindă rotativă, acest sistem de control tipic utilizează o pereche de oglinzi retractabile. Diferența este că motorul pas cu pas care acționează acest set de lentile este înlocuit de un servomotor. În acest sistem de control, se utilizează un senzor de poziție. Ideea de proiectare a unei bucle de feedback negativ asigură în continuare precizia sistemului, iar viteza de scanare și precizia poziționării repetate a întregului sistem ating un nou nivel. Capul de marcare cu scanare galvanometrică este compus în principal dintr-o oglindă de scanare XY, o lentilă de câmp, un galvanometru și un software de marcare controlat de computer. Selectați componentele optice corespunzătoare în funcție de diferitele lungimi de undă ale laserului. Opțiunile conexe includ, de asemenea, expansoare de fascicul laser, lasere etc. În sistemul demonstrativ cu laser, forma de undă a scanării optice este o scanare vectorială, iar viteza de scanare a sistemului determină stabilitatea modelului laser. În ultimii ani, au fost dezvoltate scanere de mare viteză, cu viteze de scanare care ating 45.000 de puncte/secundă, ceea ce face posibilă demonstrarea animațiilor laser complexe.
5.1 Îmbinare sudată cu galvanometru laser
5.1.1 Definiția și compoziția îmbinării sudate cu galvanometru:
Capul de focalizare prin colimație folosește un dispozitiv mecanic ca platformă de susținere. Dispozitivul mecanic se mișcă înainte și înapoi pentru a realiza sudarea pe diferite traiectorii. Precizia sudării depinde de precizia actuatorului, existând astfel probleme precum precizie scăzută, viteză de răspuns lentă și inerție mare. Sistemul de scanare galvanometru utilizează un motor pentru a transporta lentila pentru deviere. Motorul este acționat de un anumit curent și are avantajele preciziei ridicate, inerției mici și răspunsului rapid. Când fasciculul este iluminat pe lentila galvanometrului, devierea galvanometrului modifică fasciculul laser. Prin urmare, fasciculul laser poate scana orice traiectorie din câmpul vizual de scanare prin sistemul galvanometru.
Principalele componente ale sistemului de scanare galvanometru sunt colimatorul de expansiune a fasciculului, lentila de focalizare, galvanometrul de scanare pe două axe XY, placa de control și sistemul software al computerului gazdă. Galvanometrul de scanare se referă în principal la cele două capete de scanare galvanometrice XY, care sunt acționate de servomotoare alternative de mare viteză. Sistemul servo pe două axe acționează galvanometrul de scanare pe două axe XY pentru a devia de-a lungul axei X și respectiv axei Y prin trimiterea de semnale de comandă către servomotoarele pe axe X și Y. În acest fel, prin mișcarea combinată a lentilei oglinzii pe două axe XY, sistemul de control poate converti semnalul prin placa galvanometrului conform șablonului grafic presetat al software-ului computerului gazdă, în funcție de traiectoria setată și se poate deplasa rapid pe planul piesei de prelucrat pentru a forma o traiectorie de scanare.
5.1.2 Clasificarea îmbinărilor sudate cu galvanometru:
1. Lentilă de scanare cu focalizare frontală
Conform relației poziționale dintre lentila de focalizare și galvanometrul laser, modul de scanare al galvanometrului poate fi împărțit în scanare cu focalizare frontală (Figura 1 de mai jos) și scanare cu focalizare posterioară (Figura 2 de mai jos). Datorită existenței unei diferențe de cale optică atunci când fasciculul laser este deviat în poziții diferite (distanța de transmisie a fasciculului este diferită), suprafața focală a laserului în timpul procesului anterior de scanare în modul de focalizare este o suprafață emisferică, așa cum se arată în figura din stânga. Metoda de scanare post-focalizare este prezentată în imaginea din dreapta. Lentila obiectiv este o lentilă plană F. Oglinda plană F are un design optic special. Prin introducerea corecției optice, suprafața focală emisferică a fasciculului laser poate fi ajustată la plată. Scanarea post-focalizare este potrivită în principal pentru aplicații care necesită o precizie ridicată de procesare și un interval de procesare mic, cum ar fi marcarea cu laser, sudarea microstructurilor cu laser etc.
2.Lentilă de scanare cu focalizare posterioară
Pe măsură ce zona de scanare crește, crește și diafragma lentilei f-theta. Din cauza limitărilor tehnice și materiale, lentilele f-theta cu diafragmă mare sunt foarte scumpe, iar această soluție nu este acceptată. Sistemul de scanare galvanometru cu lentilă obiectiv, combinat cu robotul cu șase axe, este o soluție relativ fezabilă, care poate reduce dependența de echipamentul galvanometru, are un grad considerabil de precizie a sistemului și o bună compatibilitate. Această soluție a fost adoptată de majoritatea integratorilor. Adoptarea, adesea denumită sudură în zbor. Sudarea barelor colectoare de module, inclusiv curățarea polilor, are aplicații în zbor, care pot crește lățimea de procesare în mod flexibil și eficient.
Galvanometru 3.3D:
Indiferent dacă este vorba de scanare frontală sau spate, focalizarea fasciculului laser nu poate fi controlată pentru focalizarea dinamică. Pentru modul de scanare cu focalizare frontală, atunci când piesa de prelucrat este mică, lentila de focalizare are un anumit interval de adâncime focală, astfel încât poate efectua scanarea focalizată cu un format mic. Cu toate acestea, atunci când planul de scanat este mare, punctele din apropierea periferiei vor fi nefocalizate și nu pot fi focalizate pe suprafața piesei de prelucrat, deoarece depășește intervalul de adâncime al focalizării laserului. Prin urmare, atunci când fasciculul laser trebuie să fie bine focalizat în orice poziție pe planul de scanare și câmpul vizual este mare, utilizarea unei lentile cu distanță focală fixă nu poate îndeplini cerințele de scanare. Sistemul de focalizare dinamică este un set de sisteme optice a căror distanță focală se poate modifica după cum este necesar. Prin urmare, cercetătorii propun utilizarea unei lentile de focalizare dinamică pentru a compensa diferența de cale optică și utilizarea unei lentile concave (expansor de fascicul) pentru a se deplasa liniar de-a lungul axei optice pentru a controla poziția focalizării și a obține o compensare dinamică a diferenței de cale optică în diferite poziții a suprafeței de prelucrat. Comparativ cu galvanometrul 2D, galvanometrul 3D adaugă în principal un „sistem optic pe axa Z”, astfel încât galvanometrul 3D poate schimba liber poziția focalizării în timpul procesului de sudare și poate efectua sudură spațială pe suprafețe curbate, fără a fi nevoie să schimbe purtătorul, cum ar fi o mașină-unealtă etc., așa cum se întâmplă în cazul galvanometrului 2D. Înălțimea robotului este utilizată pentru a regla poziția focalizării sudării.
Data publicării: 23 mai 2024
