A lézerszkenner, más néven lézergalvanométer, XY optikai szkennelőfejből, elektronikus meghajtóerősítőből és optikai visszaverő lencséből áll. A számítógépes vezérlő által biztosított jel a meghajtóerősítő áramkörön keresztül hajtja az optikai szkennelőfejet, ezáltal szabályozva a lézersugár eltérítését az XY síkban. Egyszerűen fogalmazva, a galvanométer egy pásztázó galvanométer, amelyet a lézeriparban használnak. Szakmai elnevezése nagysebességű szkennelő galvanométer Galvo szkennelő rendszer. Az úgynevezett galvanométert ampermérőnek is nevezik. Tervezési ötlete teljes mértékben követi az ampermérő tervezési módszerét. A lencse helyettesíti a tűt, és a szonda jelét egy számítógép által vezérelt -5V-5V vagy -10V-+10V DC jel helyettesíti, hogy végrehajtsa az előre meghatározott műveletet. A forgótükrös szkennelő rendszerhez hasonlóan ez a tipikus vezérlőrendszer egy pár behúzható tükröt használ. A különbség az, hogy a lencséket meghajtó léptetőmotort egy szervomotor helyettesíti. Ebben a vezérlőrendszerben egy helyzetérzékelőt használnak. A negatív visszacsatolási hurok tervezési ötlete tovább biztosítja a rendszer pontosságát, és a teljes rendszer szkennelési sebessége és ismételt pozicionálási pontossága új szintet ér el. A galvanométeres szkennelő jelölőfej főként XY szkennelő tükörből, mezőlencséből, galvanométerből és számítógéppel vezérelt jelölőszoftverből áll. A különböző lézerhullámhosszaknak megfelelően válassza ki a megfelelő optikai alkatrészeket. Kapcsolódó opciók közé tartoznak a lézersugár-tágítók, lézerek stb. A lézeres demonstrációs rendszerben az optikai szkennelés hullámformája vektorszkennelés, és a rendszer szkennelési sebessége határozza meg a lézerminta stabilitását. Az elmúlt években nagysebességű szkennereket fejlesztettek ki, amelyek szkennelési sebessége elérte a 45 000 pont/másodpercet, lehetővé téve összetett lézeranimációk bemutatását.
5.1 Lézergalvanométeres hegesztési illesztés
5.1.1 A galvanométeres hegesztési kötés meghatározása és összetétele:
A kollimációs fókuszáló fej egy mechanikus eszközt használ tartóplatformként. A mechanikus eszköz előre-hátra mozog, hogy különböző pályájú hegesztéseket érjen el. A hegesztési pontosság a működtető pontosságától függ, ezért olyan problémák merülhetnek fel, mint az alacsony pontosság, a lassú válaszidő és a nagy tehetetlenség. A galvanométer pásztázó rendszer egy motort használ a lencse hordozására az eltérítéshez. A motort egy bizonyos áram hajtja, és előnyei a nagy pontosság, a kis tehetetlenség és a gyors válaszidő. Amikor a sugár megvilágul a galvanométer lencséjén, a galvanométer eltérítése megváltoztatja a lézersugarat. Ezért a lézersugár a galvanométer rendszeren keresztül a pásztázó látómezőben lévő bármilyen pályát be tud szkennelni.
A galvanométer pásztázó rendszer fő alkotóelemei a nyalábtágító kollimátor, a fókuszáló lencse, az XY kéttengelyes pásztázó galvanométer, a vezérlőpanel és a gazdaszámítógép szoftverrendszere. A pásztázó galvanométer elsősorban két XY galvanométer pásztázó fejre utal, amelyeket nagy sebességű, dugattyús szervomotorok hajtanak. A kéttengelyes szervorendszer az XY kéttengelyes pásztázó galvanométert az X és Y tengely mentén eltéríti az X és Y tengely mentén, parancsjeleket küldve az X és Y tengely szervomotoroknak. Ily módon az XY kéttengelyes tükörlencse együttes mozgásán keresztül a vezérlőrendszer a galvanométer panelen keresztül érkező jelet a gazdaszámítógép szoftverének előre beállított grafikus sablonja szerint a beállított útvonalnak megfelelően konvertálhatja, és gyorsan mozoghat a munkadarab síkján, hogy pásztázási pályát alakítson ki.
5.1.2 Galvanométeres hegesztési kötések osztályozása:
1. Elülső fókuszáló pásztázó lencse
A fókuszáló lencse és a lézergalvanométer közötti helyzetviszony szerint a galvanométer pásztázási módja felosztható elülső fókuszáló pásztázásra (1. ábra alább) és hátsó fókuszáló fókuszáló pásztázásra (2. ábra alább). A lézersugár különböző pozíciókba való eltérítésekor fellépő optikai útkülönbség miatt (a sugárátviteli távolság eltérő) a lézer fókuszfelülete az előző fókuszálási mód pásztázási folyamata során egy félgömb alakú felület, ahogy az a bal oldali ábrán látható. Az utófókuszálási pásztázási módszer a jobb oldali képen látható. Az objektívlencse egy F-síkú lencse. Az F-síkú tükör speciális optikai kialakítású. Az optikai korrekció bevezetésével a lézersugár félgömb alakú fókuszfelülete síkra állítható. Az utófókuszálási pásztázás elsősorban olyan alkalmazásokhoz alkalmas, amelyek nagy feldolgozási pontosságot és kis feldolgozási tartományt igényelnek, például lézeres jelölés, lézeres mikroszerkezet-hegesztés stb.
2.Hátsó fókuszú szkennelő lencse
A pásztázási terület növekedésével az f-theta lencse rekesze is növekszik. Technikai és anyagi korlátok miatt a nagy rekesznyílású f-theta lencsék nagyon drágák, és ez a megoldás nem elfogadott. Az objektívlencsés elülső galvanométer pásztázó rendszer a hattengelyes robottal kombinálva egy viszonylag megvalósítható megoldás, amely csökkentheti a galvanométer berendezéstől való függőséget, jelentős rendszerpontossággal rendelkezik, és jó kompatibilitással rendelkezik. Ezt a megoldást a legtöbb integrátor átvette. Az adaptációt gyakran repüléshegesztésnek is nevezik. A modulgyűjtősínek hegesztése, beleértve a pólustisztítást is, repülési alkalmazásokkal rendelkezik, amelyek rugalmasan és hatékonyan növelhetik a feldolgozási szélességet.
3.3D galvanométer:
Függetlenül attól, hogy előre vagy hátra fókuszált szkennelésről van szó, a lézersugár fókusza nem vezérelhető dinamikus fókuszáláshoz. Az előre fókuszált szkennelési módban, amikor a megmunkálandó munkadarab kicsi, a fókuszáló lencse egy bizonyos fókuszmélység-tartománnyal rendelkezik, így kis formátummal is képes fókuszált szkennelést végezni. Ha azonban a szkennelendő sík nagy, a perifériához közeli pontok fókuszon kívülre kerülnek, és nem fókuszálhatók a megmunkálandó munkadarab felületére, mert az meghaladja a lézerfókusz mélységtartományát. Ezért, amikor a lézersugárnak a szkennelési sík bármely pontján jól fókuszáltnak kell lennie, és a látómező nagy, a fix fókusztávolságú lencse használata nem tudja kielégíteni a szkennelési követelményeket. A dinamikus fókuszáló rendszer olyan optikai rendszerek összessége, amelyek fókusztávolsága szükség szerint változhat. Ezért a kutatók dinamikus fókuszáló lencse használatát javasolják az optikai útkülönbség kompenzálására, és egy konkáv lencse (nyalábtágító) használatát az optikai tengely mentén lineárisan mozgatva a fókuszpozíció vezérléséhez és a megmunkálandó felület eléréséhez, amely dinamikusan kompenzálja az optikai útkülönbséget a különböző pozíciókban. A 2D galvanométerrel összehasonlítva a 3D galvanométer felépítése főként egy „Z-tengelyes optikai rendszert” tartalmaz, így a 3D galvanométer szabadon változtathatja a fókuszpozíciót a hegesztési folyamat során, és térbeli ívelt felülethegesztést végezhet anélkül, hogy a hordozót, például egy szerszámgépet stb. kellene cserélni, mint a 2D galvanométernél. A robot magassága a hegesztési fókuszpozíció beállítására szolgál.
Közzététel ideje: 2024. május 23.
