En laserskanner, også kalt lasergalvanometer, består av et XY optisk skannehode, en elektronisk drivforsterker og en optisk refleksjonslinse. Signalet fra datakontrolleren driver det optiske skannehodet gjennom drivforsterkerkretsen, og kontrollerer dermed avbøyningen av laserstrålen i XY-planet. Enkelt sagt er galvanometeret et skannegalvanometer som brukes i laserindustrien. Det profesjonelle begrepet kalles et høyhastighets skannegalvanometer for galvo-skanningssystem. Det såkalte galvanometeret kan også kalles et amperemeter. Designideen følger fullstendig designmetoden til et amperemeter. Linsen erstatter nålen, og signalet fra proben erstattes av et datastyrt -5V-5V eller -10V-+10V DC-signal for å fullføre den forhåndsbestemte handlingen. I likhet med det roterende speilskanningssystemet bruker dette typiske kontrollsystemet et par inntrekkbare speil. Forskjellen er at trinnmotoren som driver dette settet med linser erstattes av en servomotor. I dette kontrollsystemet brukes en posisjonssensor. Designideen og en negativ tilbakekoblingssløyfe sikrer ytterligere systemets nøyaktighet, og skannehastigheten og den gjentatte posisjoneringsnøyaktigheten for hele systemet når et nytt nivå. Galvanometer-skannemerkehodet består hovedsakelig av XY-skanningsspeil, feltlinse, galvanometer og datastyrt merkeprogramvare. Velg tilsvarende optiske komponenter i henhold til forskjellige laserbølgelengder. Relaterte alternativer inkluderer også laserstråleutvidere, lasere, etc. I laserdemonstrasjonssystemet er bølgeformen til optisk skanning en vektorskanning, og systemets skannehastighet bestemmer stabiliteten til lasermønsteret. I de senere år har høyhastighetsskannere blitt utviklet, med skannehastigheter på 45 000 punkter/sekund, noe som gjør det mulig å demonstrere komplekse laseranimasjoner.
5.1 Lasergalvanometersveiseforbindelse
5.1.1 Definisjon og sammensetning av galvanometersveiseforbindelse:
Kollimeringsfokuseringshodet bruker en mekanisk enhet som støtteplattform. Den mekaniske enheten beveger seg frem og tilbake for å oppnå sveising av forskjellige baneveier. Sveisenøyaktigheten avhenger av aktuatorens nøyaktighet, så det er problemer som lav nøyaktighet, langsom responshastighet og stor treghet. Galvanometerskanningssystemet bruker en motor til å bære linsen for avbøyning. Motoren drives av en viss strøm og har fordelene med høy presisjon, liten treghet og rask respons. Når strålen lyser på galvanometerlinsen, endrer galvanometeravbøyningen laserstrålen. Derfor kan laserstrålen skanne enhver bane i skannefeltet gjennom galvanometersystemet.
Hovedkomponentene i galvanometerskannesystemet er stråleekspansjonskollimator, fokuseringslinse, XY toakset skannegalvanometer, kontrollkort og vertsdatamaskinens programvaresystem. Skannegalvanometeret refererer hovedsakelig til de to XY-galvanometerskannehodene, som drives av høyhastighets frem- og tilbakegående servomotorer. Det toaksede servosystemet driver XY toakset skannegalvanometer til å avbøyes langs henholdsvis X-aksen og Y-aksen ved å sende kommandosignaler til X- og Y-aksens servomotorer. På denne måten, gjennom den kombinerte bevegelsen av XY toakset speillinse, kan kontrollsystemet konvertere signalet gjennom galvanometerkortet i henhold til den forhåndsinnstilte grafiske malen i vertsdatamaskinens programvare i henhold til den angitte banen, og raskt bevege seg på arbeidsstykkeplanet for å danne en skannebane.
5.1.2 Klassifisering av galvanometersveiseskjøter:
1. Skanningslinse med frontfokusering
I henhold til posisjonsforholdet mellom fokuseringslinsen og lasergalvanometeret, kan galvanometerets skannemodus deles inn i frontfokuseringsskanning (figur 1 nedenfor) og bakfokuseringsskanning (figur 2 nedenfor). På grunn av den optiske baneforskjellen når laserstrålen avbøyes til forskjellige posisjoner (stråleoverføringsavstanden er forskjellig), er laserens fokusflate under den forrige fokuseringsmodusskanneprosessen en halvkuleformet overflate, som vist i figuren til venstre. Etterfokuseringsskannemetoden er vist i bildet til høyre. Objektivlinsen er en F-planlinse. F-planspeilet har en spesiell optisk design. Ved å introdusere optisk korreksjon kan den halvkuleformede fokusflaten til laserstrålen justeres til flat. Etterfokuseringsskanning er hovedsakelig egnet for applikasjoner som krever høy prosesseringsnøyaktighet og et lite prosesseringsområde, for eksempel lasermerking, lasermikrostruktursveising, etc.
2.Bakre fokuseringsskanningslinse
Etter hvert som skanneområdet øker, øker også blenderåpningen til f-theta-linsen. På grunn av tekniske og materielle begrensninger er f-theta-linser med stor blenderåpning svært dyre, og denne løsningen aksepteres ikke. Skannesystemet med galvanometer foran objektivlinsen kombinert med en seksakset robot er en relativt gjennomførbar løsning som kan redusere avhengigheten av galvanometerutstyret, har en betydelig grad av systemnøyaktighet og har god kompatibilitet. Denne løsningen har blitt tatt i bruk av de fleste integratorer. Adopt, ofte referert til som flight sveising. Sveising av modulsamleskinne, inkludert polrengjøring, har flight sveising-applikasjoner som kan øke prosesseringsbredden fleksibelt og effektivt.
3.3D galvanometer:
Uansett om det er frontfokusert skanning eller bakfokusert skanning, kan ikke laserstrålens fokus kontrolleres for dynamisk fokusering. For frontfokus-skanningsmodus, når arbeidsstykket som skal behandles er lite, har fokuseringslinsen et visst fokusdybdeområde, slik at den kan utføre fokusert skanning med et lite format. Men når planet som skal skannes er stort, vil punktene nær periferien være ute av fokus og kan ikke fokuseres på overflaten av arbeidsstykket som skal behandles fordi det overskrider dybdeområdet til laserfokuset. Derfor, når laserstrålen må være godt fokusert på en hvilken som helst posisjon på skanneplanet og synsfeltet er stort, kan ikke bruk av en linse med fast brennvidde oppfylle skannekravene. Det dynamiske fokuseringssystemet er et sett med optiske systemer hvis brennvidde kan endres etter behov. Derfor foreslår forskere å bruke en dynamisk fokuseringslinse for å kompensere for forskjellen i den optiske banen, og bruke en konkav linse (stråleekspander) for å bevege seg lineært langs den optiske aksen for å kontrollere fokusposisjonen og oppnå at overflaten som skal behandles kompenserer dynamisk for forskjellen i den optiske banen på forskjellige posisjoner. Sammenlignet med 2D-galvanometeret, legger 3D-galvanometeret hovedsakelig til et "Z-akse optisk system", slik at 3D-galvanometeret fritt kan endre fokusposisjonen under sveiseprosessen og utføre romlig buet overflatesveising, uten behov for å bytte bærer som et maskinverktøy osv. som 2D-galvanometeret. Høyden på roboten brukes til å justere sveisefokusposisjonen.
Publisert: 23. mai 2024
