Ο σαρωτής λέιζερ, που ονομάζεται επίσης γαλβανόμετρο λέιζερ, αποτελείται από οπτική κεφαλή σάρωσης XY, ηλεκτρονικό ενισχυτή κίνησης και φακό οπτικής ανάκλασης. Το σήμα που παρέχεται από τον ελεγκτή υπολογιστή οδηγεί την κεφαλή οπτικής σάρωσης μέσω του κυκλώματος του ενισχυτή οδήγησης, ελέγχοντας έτσι την εκτροπή της δέσμης λέιζερ στο επίπεδο XY. Με απλά λόγια, το γαλβανόμετρο είναι ένα γαλβανόμετρο σάρωσης που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία λέιζερ. Ο επαγγελματικός του όρος ονομάζεται γαλβανόμετρο σάρωσης υψηλής ταχύτητας σύστημα σάρωσης Galvo. Το λεγόμενο γαλβανόμετρο μπορεί να ονομαστεί και αμπερόμετρο. Η σχεδιαστική του ιδέα ακολουθεί πλήρως τη μέθοδο σχεδιασμού ενός αμπερόμετρου. Ο φακός αντικαθιστά τη βελόνα και το σήμα του καθετήρα αντικαθίσταται από ένα σήμα -5V-5V ή -10V-+10V DC ελεγχόμενο από υπολογιστή. , για να ολοκληρώσετε την προκαθορισμένη ενέργεια. Όπως το σύστημα σάρωσης περιστρεφόμενου καθρέφτη, αυτό το τυπικό σύστημα ελέγχου χρησιμοποιεί ένα ζευγάρι αναδιπλούμενων καθρεφτών. Η διαφορά είναι ότι ο βηματικός κινητήρας που κινεί αυτό το σετ φακών αντικαθίσταται από έναν σερβοκινητήρα. Σε αυτό το σύστημα ελέγχου, χρησιμοποιείται ένας αισθητήρας θέσης. Η ιδέα σχεδιασμού και ο βρόχος αρνητικής ανάδρασης διασφαλίζουν περαιτέρω την ακρίβεια του συστήματος και η ταχύτητα σάρωσης και η επαναλαμβανόμενη ακρίβεια τοποθέτησης ολόκληρου του συστήματος φτάνουν σε νέο επίπεδο. Η κεφαλή σήμανσης σάρωσης γαλβανόμετρου αποτελείται κυρίως από καθρέφτη σάρωσης XY, φακό πεδίου, γαλβανόμετρο και λογισμικό σήμανσης ελεγχόμενο από υπολογιστή. Επιλέξτε τα αντίστοιχα οπτικά εξαρτήματα σύμφωνα με διαφορετικά μήκη κύματος λέιζερ. Οι σχετικές επιλογές περιλαμβάνουν επίσης διαστολείς δέσμης λέιζερ, λέιζερ, κ.λπ. Στο σύστημα επίδειξης λέιζερ, η κυματομορφή της οπτικής σάρωσης είναι διανυσματική σάρωση και η ταχύτητα σάρωσης του συστήματος καθορίζει τη σταθερότητα του σχεδίου λέιζερ. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί σαρωτές υψηλής ταχύτητας, με ταχύτητες σάρωσης που φτάνουν τα 45.000 σημεία/δευτερόλεπτο, καθιστώντας δυνατή την επίδειξη πολύπλοκων κινούμενων εικόνων με λέιζερ.
5.1 Σύνδεσμος συγκόλλησης με γαλβανόμετρο λέιζερ
5.1.1 Ορισμός και σύνθεση γαλβανομέτρου συγκολλητικής ένωσης:
Η κεφαλή εστίασης ευθυγράμμισης χρησιμοποιεί μια μηχανική συσκευή ως πλατφόρμα στήριξης. Η μηχανική συσκευή κινείται εμπρός και πίσω για να επιτύχει συγκόλληση συγκολλήσεων διαφορετικής τροχιάς. Η ακρίβεια συγκόλλησης εξαρτάται από την ακρίβεια του ενεργοποιητή, επομένως υπάρχουν προβλήματα όπως χαμηλή ακρίβεια, χαμηλή ταχύτητα απόκρισης και μεγάλη αδράνεια. Το σύστημα σάρωσης γαλβανομέτρου χρησιμοποιεί έναν κινητήρα για τη μεταφορά του φακού για παραμόρφωση. Ο κινητήρας κινείται από ένα συγκεκριμένο ρεύμα και έχει τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας, της μικρής αδράνειας και της γρήγορης απόκρισης. Όταν η δέσμη φωτίζεται στον φακό του γαλβανόμετρου, η απόκλιση του γαλβανόμετρου αλλάζει τη δέσμη λέιζερ. Επομένως, η δέσμη λέιζερ μπορεί να σαρώσει οποιαδήποτε τροχιά στο οπτικό πεδίο σάρωσης μέσω του συστήματος γαλβανομέτρου.
Τα κύρια στοιχεία του συστήματος σάρωσης γαλβανομέτρου είναι ο ρυθμιστής επέκτασης δέσμης, ο φακός εστίασης, το γαλβανόμετρο σάρωσης δύο αξόνων XY, η πλακέτα ελέγχου και το σύστημα λογισμικού κεντρικού υπολογιστή. Το γαλβανόμετρο σάρωσης αναφέρεται κυρίως στις δύο κεφαλές σάρωσης γαλβανόμετρου XY, οι οποίες κινούνται από παλινδρομικούς σερβοκινητήρες υψηλής ταχύτητας. Το σύστημα σερβομηχανισμού διπλού άξονα οδηγεί το γαλβανόμετρο σάρωσης διπλού άξονα XY ώστε να εκτρέπεται κατά μήκος του άξονα X και του άξονα Y αντίστοιχα, στέλνοντας σήματα εντολών στους σερβοκινητήρες του άξονα X και Y. Με αυτόν τον τρόπο, μέσω της συνδυασμένης κίνησης του φακού καθρέφτη δύο αξόνων XY, το σύστημα ελέγχου μπορεί να μετατρέψει το σήμα μέσω της πλακέτας γαλβανόμετρου σύμφωνα με το προκαθορισμένο πρότυπο γραφικών του λογισμικού του κεντρικού υπολογιστή σύμφωνα με την καθορισμένη διαδρομή και να κινηθεί γρήγορα στην επίπεδο τεμαχίου για να σχηματίσει μια τροχιά σάρωσης.
5.1.2 Ταξινόμηση αρμών συγκόλλησης γαλβανομέτρου:
1. Μπροστινός φακός σάρωσης εστίασης
Σύμφωνα με τη σχέση θέσης μεταξύ του φακού εστίασης και του γαλβανόμετρου λέιζερ, η λειτουργία σάρωσης του γαλβανόμετρου μπορεί να χωριστεί σε σάρωση μπροστινής εστίασης (Εικόνα 1 παρακάτω) και σάρωση εστίασης πίσω (Εικόνα 2 παρακάτω). Λόγω της ύπαρξης διαφοράς οπτικής διαδρομής όταν η δέσμη λέιζερ εκτρέπεται σε διαφορετικές θέσεις (η απόσταση μετάδοσης της δέσμης είναι διαφορετική), η εστιακή επιφάνεια του λέιζερ κατά τη διαδικασία σάρωσης του προηγούμενου τρόπου εστίασης είναι μια ημισφαιρική επιφάνεια, όπως φαίνεται στο αριστερό σχήμα. Η μέθοδος σάρωσης μετά την εστίαση φαίνεται στην εικόνα στα δεξιά. Ο αντικειμενικός φακός είναι φακός F-plan. Ο καθρέφτης F-plan έχει ειδική οπτική σχεδίαση. Με την εισαγωγή της οπτικής διόρθωσης, η ημισφαιρική εστιακή επιφάνεια της δέσμης λέιζερ μπορεί να ρυθμιστεί σε επίπεδη. Η σάρωση μετά την εστίαση είναι κυρίως κατάλληλη για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια επεξεργασίας και μικρό εύρος επεξεργασίας, όπως η σήμανση με λέιζερ, η συγκόλληση μικροδομής με λέιζερ κ.λπ.
2.Πίσω φακός σάρωσης εστίασης
Καθώς αυξάνεται η περιοχή σάρωσης, αυξάνεται επίσης το διάφραγμα του φακού f-theta. Λόγω τεχνικών και υλικών περιορισμών, οι φακοί f-theta μεγάλου διαφράγματος είναι πολύ ακριβοί και αυτή η λύση δεν γίνεται αποδεκτή. Το σύστημα σάρωσης μπροστινού γαλβανομέτρου αντικειμενικού φακού σε συνδυασμό με το ρομπότ έξι αξόνων είναι μια σχετικά εφικτή λύση, η οποία μπορεί να μειώσει την εξάρτηση από τον εξοπλισμό γαλβανόμετρου, έχει σημαντικό βαθμό ακρίβειας συστήματος και έχει καλή συμβατότητα. Αυτή η λύση έχει υιοθετηθεί από τους περισσότερους ολοκληρωτές. Υιοθετήστε, που συχνά αναφέρεται ως συγκόλληση πτήσης. Η συγκόλληση του διαύλου της μονάδας, συμπεριλαμβανομένου του καθαρισμού πόλων, έχει εφαρμογές πτήσης, οι οποίες μπορούν να αυξήσουν το πλάτος επεξεργασίας ευέλικτα και αποτελεσματικά.
3.3D γαλβανόμετρο:
Ανεξάρτητα από το εάν πρόκειται για σάρωση με εστίαση στο μπροστινό μέρος ή σάρωση με εστίαση στο πίσω μέρος, η εστίαση της δέσμης λέιζερ δεν μπορεί να ελεγχθεί για δυναμική εστίαση. Για τη λειτουργία σάρωσης μπροστινής εστίασης, όταν το προς επεξεργασία τεμάχιο εργασίας είναι μικρό, ο φακός εστίασης έχει ένα συγκεκριμένο εύρος εστιακού βάθους, ώστε να μπορεί να εκτελέσει εστιασμένη σάρωση με μικρό φορμά. Ωστόσο, όταν το προς σάρωση επίπεδο είναι μεγάλο, τα σημεία κοντά στην περιφέρεια θα είναι εκτός εστίασης και δεν μπορούν να εστιαστούν στην επιφάνεια του προς επεξεργασία τεμαχίου επειδή υπερβαίνει το εύρος βάθους της εστίασης λέιζερ. Επομένως, όταν η δέσμη λέιζερ απαιτείται να είναι καλά εστιασμένη σε οποιαδήποτε θέση στο επίπεδο σάρωσης και το οπτικό πεδίο είναι μεγάλο, η χρήση φακού σταθερής εστιακής απόστασης δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις σάρωσης. Το σύστημα δυναμικής εστίασης είναι ένα σύνολο οπτικών συστημάτων των οποίων η εστιακή απόσταση μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τις ανάγκες. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές προτείνουν τη χρήση ενός φακού δυναμικής εστίασης για την αντιστάθμιση της διαφοράς οπτικής διαδρομής και τη χρήση ενός κοίλου φακού (διαστολέας δέσμης) για γραμμική κίνηση κατά μήκος του οπτικού άξονα για έλεγχο της θέσης εστίασης και επίτευξη Η επιφάνεια που πρόκειται να υποβληθεί σε επεξεργασία δυναμικά αντισταθμίζει την οπτική διαφορά διαδρομής σε διαφορετικές θέσεις. Σε σύγκριση με το γαλβανόμετρο 2D, η σύνθεση του 3D γαλβανόμετρου προσθέτει κυρίως ένα «οπτικό σύστημα άξονα Z», έτσι ώστε το 3D γαλβανόμετρο να μπορεί ελεύθερα να αλλάξει τη θέση εστίασης κατά τη διαδικασία συγκόλλησης και να πραγματοποιήσει συγκόλληση χωρικής καμπύλης επιφάνειας, χωρίς να χρειάζεται αλλαγή ο φορέας όπως μια εργαλειομηχανή κ.λπ. όπως το 2D γαλβανόμετρο. Το ύψος του ρομπότ χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της θέσης εστίασης συγκόλλησης.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Μαΐου 2024
