Laserový skener, nazývaný aj laserový galvanometer, pozostáva z optickej skenovacej hlavy XY, elektronického zosilňovača a optickej reflexnej šošovky. Signál poskytovaný počítačovým ovládačom poháňa optickú skenovaciu hlavu cez obvod zosilňovača, čím riadi vychýlenie laserového lúča v rovine XY. Jednoducho povedané, galvanometer je skenovací galvanometer používaný v laserovom priemysle. Jeho odborný termín sa nazýva vysokorýchlostný skenovací galvanometer - Galvo skenovací systém. Takzvaný galvanometer sa môže nazývať aj ampérmeter. Jeho konštrukčná myšlienka úplne kopíruje metódu návrhu ampérmetra. Šošovka nahrádza ihlu a signál sondy je nahradený počítačom riadeným signálom -5V-5V alebo -10V-+10V DC, aby sa dokončila vopred určená činnosť. Podobne ako skenovací systém s rotačným zrkadlom, aj tento typický riadiaci systém používa dvojicu zasúvacích zrkadiel. Rozdiel je v tom, že krokový motor, ktorý poháňa túto sadu šošoviek, je nahradený servomotorom. V tomto riadiacom systéme sa používa snímač polohy. Konštrukčná myšlienka a negatívna spätná väzba ďalej zaisťujú presnosť systému a rýchlosť skenovania a opakovaná presnosť polohovania celého systému dosahujú novú úroveň. Skenovacia značkovacia hlava galvanometra sa skladá hlavne z XY skenovacieho zrkadla, šošovky poľa, galvanometra a počítačom riadeného značkovacieho softvéru. Vyberte si zodpovedajúce optické komponenty podľa rôznych vlnových dĺžok laseru. Súvisiace možnosti zahŕňajú aj expandéry laserového lúča, lasery atď. V laserovom demonštračnom systéme je priebeh optického skenovania vektorový a rýchlosť skenovania systému určuje stabilitu laserového vzoru. V posledných rokoch boli vyvinuté vysokorýchlostné skenery s rýchlosťami skenovania dosahujúcimi 45 000 bodov za sekundu, čo umožňuje demonštrovať zložité laserové animácie.
5.1 Zvarový spoj laserovým galvanometrom
5.1.1 Definícia a zloženie zvarového spoja galvanometra:
Kolimačná zaostrovacia hlava využíva mechanické zariadenie ako nosnú platformu. Mechanické zariadenie sa pohybuje tam a späť, aby sa dosiahlo zváranie zvarov s rôznymi trajektóriami. Presnosť zvárania závisí od presnosti ovládača, takže existujú problémy, ako je nízka presnosť, pomalá rýchlosť odozvy a veľká zotrvačnosť. Galvanometrický skenovací systém využíva motor na nesenie šošovky pre vychýlenie. Motor je poháňaný určitým prúdom a má výhody vysokej presnosti, malej zotrvačnosti a rýchlej odozvy. Keď lúč dopadne na šošovku galvanometra, vychýlenie galvanometra zmení laserový lúč. Preto môže laserový lúč skenovať akúkoľvek trajektóriu v zornom poli skenovacieho systému cez galvanometrický systém.
Hlavnými komponentmi skenovacieho systému galvanometra sú kolimátor s expanziou lúča, zaostrovacia šošovka, dvojosový skenovací galvanometer XY, riadiaca doska a softvérový systém hostiteľského počítača. Skenovací galvanometer sa v podstate vzťahuje na dve skenovacie hlavy XY galvanometra, ktoré sú poháňané vysokorýchlostnými vratnými servomotormi. Dvojosový servosystém poháňa dvojosový skenovací galvanometer XY tak, aby sa vychyľoval pozdĺž osi X a osi Y vysielaním povelových signálov do servomotorov osi X a Y. Týmto spôsobom, prostredníctvom kombinovaného pohybu dvojosovej zrkadlovej šošovky XY, môže riadiaci systém konvertovať signál cez dosku galvanometra podľa prednastavenej grafickej šablóny softvéru hostiteľského počítača podľa nastavenej dráhy a rýchlo sa pohybovať po rovine obrobku, aby vytvoril trajektóriu skenovania.
5.1.2 Klasifikácia zvarových spojov galvanometrov:
1. Predná zaostrovacia skenovacia šošovka
Podľa polohy medzi zaostrovacou šošovkou a laserovým galvanometrom možno režim skenovania galvanometra rozdeliť na skenovanie s predným zaostrovaním (obrázok 1 nižšie) a skenovanie so zadným zaostrovaním (obrázok 2 nižšie). Vzhľadom na existenciu rozdielu optickej dráhy, keď je laserový lúč vychýlený do rôznych polôh (vzdialenosť prenosu lúča je rôzna), je ohnisková plocha laseru počas procesu skenovania v predchádzajúcom režime zaostrovania pologuľovitá, ako je znázornené na obrázku vľavo. Metóda skenovania po zaostrení je znázornená na obrázku vpravo. Objektív je šošovka s rovinou F. Zrkadlo s rovinou F má špeciálnu optickú konštrukciu. Zavedením optickej korekcie je možné pologuľovitú ohniskovú plochu laserového lúča nastaviť na plochú. Skenovanie po zaostrení je vhodné najmä pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú presnosť spracovania a malý rozsah spracovania, ako je laserové značenie, zváranie laserových mikroštruktúr atď.
2.Skenovací objektív so zadným zaostrovaním
So zväčšujúcou sa skenovacou plochou sa zväčšuje aj clona f-theta šošovky. Vzhľadom na technické a materiálové obmedzenia sú f-theta šošovky s veľkou clonou veľmi drahé a toto riešenie nie je akceptované. Skenovací systém s prednou šošovkou objektívu v kombinácii so šesťosovým robotom je relatívne uskutočniteľným riešením, ktoré môže znížiť závislosť od galvanometrického zariadenia, má značný stupeň presnosti systému a dobrú kompatibilitu. Toto riešenie prijala väčšina integrátorov. Prijať, často označované ako letové zváranie. Zváranie modulových zberníc vrátane čistenia pólov má letové aplikácie, ktoré môžu flexibilne a efektívne zväčšiť šírku spracovania.
3.3D galvanometer:
Bez ohľadu na to, či ide o skenovanie s predným alebo zadným zaostrením, zaostrenie laserového lúča nie je možné dynamicky ovládať. V režime skenovania s predným zaostrením, keď je obrábaný obrobok malý, má zaostrovacia šošovka určitý rozsah ohniskovej hĺbky, takže dokáže vykonávať zaostrené skenovanie s malým formátom. Ak je však skenovaná rovina veľká, body v blízkosti periférie budú mimo zaostrenia a nebudú sa môcť zaostriť na povrch obrábaného obrobku, pretože presahujú rozsah hĺbky laserového zaostrenia. Preto, keď je potrebné, aby bol laserový lúč dobre zaostrený v akejkoľvek polohe na rovine skenovania a zorné pole je veľké, použitie šošovky s pevnou ohniskovou vzdialenosťou nemôže splniť požiadavky na skenovanie. Systém dynamického zaostrovania je súbor optických systémov, ktorých ohniskovú vzdialenosť je možné podľa potreby meniť. Preto výskumníci navrhujú použitie dynamickej zaostrovacej šošovky na kompenzáciu rozdielu optickej dráhy a použitie konkávnej šošovky (expandéra lúča) na lineárny pohyb pozdĺž optickej osi na riadenie polohy zaostrenia a dosiahnutie dynamickej kompenzácie rozdielu optickej dráhy obrábaného povrchu v rôznych polohách. V porovnaní s 2D galvanometrom, zloženie 3D galvanometra pridáva hlavne „optický systém osi Z“, takže 3D galvanometer môže voľne meniť polohu zaostrenia počas procesu zvárania a vykonávať priestorové zakrivené povrchové zváranie bez nutnosti meniť nosič, ako je obrábací stroj atď., ako je to v prípade 2D galvanometra. Výška robota sa používa na nastavenie polohy zaostrenia zvárania.
Čas uverejnenia: 23. mája 2024
