En laserskanner, även kallad lasergalvanometer, består av ett XY-optiskt skanningshuvud, en elektronisk drivförstärkare och en optisk reflektionslins. Signalen från datorstyrenheten driver det optiska skanningshuvudet genom drivförstärkarkretsen och styr därigenom laserstrålens avböjning i XY-planet. Enkelt uttryckt är en galvanometer en skanningsgalvanometer som används inom laserindustrin. Dess professionella term kallas höghastighetsskanningsgalvanometer för Galvo-skanningssystem. Den så kallade galvanometern kan också kallas en amperemeter. Dess designidé följer helt amperemeterns designmetod. Linsen ersätter nålen och sondens signal ersätts av en datorstyrd -5V-5V eller -10V-+10V DC-signal för att slutföra den förutbestämda åtgärden. Liksom det roterande spegelskanningssystemet använder detta typiska styrsystem ett par infällbara speglar. Skillnaden är att stegmotorn som driver denna uppsättning linser ersätts av en servomotor. I detta styrsystem används en positionssensor. Designidén och en negativ återkopplingsslinga säkerställer ytterligare systemets noggrannhet, och skanningshastigheten och den upprepade positioneringsnoggrannheten för hela systemet når en ny nivå. Galvanometerns skanningsmärkningshuvud består huvudsakligen av en XY-skanningsspegel, fältlins, galvanometer och datorstyrd märkningsprogramvara. Välj motsvarande optiska komponenter enligt olika laservåglängder. Relaterade alternativ inkluderar även laserstrålexpanderare, lasrar etc. I laserdemonstrationssystemet är vågformen för optisk skanning en vektorskanning, och systemets skanningshastighet bestämmer lasermönstrets stabilitet. Under senare år har höghastighetsskannrar utvecklats, med skanningshastigheter på upp till 45 000 punkter/sekund, vilket gör det möjligt att demonstrera komplexa laseranimationer.
5.1 Lasergalvanometersvetsfog
5.1.1 Definition och sammansättning av galvanometersvetsfog:
Kollimeringsfokuseringshuvudet använder en mekanisk anordning som stödplattform. Den mekaniska anordningen rör sig fram och tillbaka för att uppnå svetsning av olika banor. Svetsnoggrannheten beror på ställdonets noggrannhet, så det finns problem som låg noggrannhet, långsam svarshastighet och stor tröghet. Galvanometerskanningssystemet använder en motor för att bära linsen för avböjning. Motorn drivs av en viss ström och har fördelarna med hög precision, liten tröghet och snabb respons. När strålen tänds på galvanometerlinsen ändrar galvanometerns avböjning laserstrålen. Därför kan laserstrålen skanna vilken bana som helst i skanningsfältet genom galvanometersystemet.
Huvudkomponenterna i galvanometerskanningssystemet är strålexpansionskollimator, fokuseringslins, XY-tvåaxlig skanningsgalvanometer, styrkort och värddatorns mjukvarusystem. Skanningsgalvanometern avser huvudsakligen de två XY-galvanometerskanningshuvudena, som drivs av höghastighets fram- och återgående servomotorer. Det tvåaxliga servosystemet driver XY-tvåaxliga skanningsgalvanometern att avböjas längs X-axeln respektive Y-axeln genom att skicka kommandosignaler till X- och Y-axelns servomotorer. På detta sätt, genom den kombinerade rörelsen av XY-tvåaxliga spegellinsen, kan styrsystemet omvandla signalen genom galvanometerkortet enligt den förinställda grafiska mallen i värddatorns mjukvara enligt den inställda banan och snabbt röra sig på arbetsstyckets plan för att bilda en skanningsbana.
5.1.2 Klassificering av galvanometersvetsfogar:
1. Främre fokuseringslins
Beroende på positionsförhållandet mellan fokuseringslinsen och lasergalvanometern kan galvanometerns skanningsläge delas in i framåtfokuserande skanning (Figur 1 nedan) och bakåtfokuserande fokuseringsskanning (Figur 2 nedan). På grund av förekomsten av skillnader i optisk väg när laserstrålen avböjs till olika positioner (strålens överföringsavstånd är annorlunda), är laserns fokusyta under den föregående fokuseringslägesskanningsprocessen en halvsfärisk yta, som visas i den vänstra figuren. Efterfokuseringsmetoden visas i bilden till höger. Objektivlinsen är en F-planlins. F-planspegeln har en speciell optisk design. Genom att införa optisk korrigering kan laserstrålens halvsfäriska fokusyta justeras till plan. Efterfokusering är huvudsakligen lämplig för tillämpningar som kräver hög bearbetningsnoggrannhet och ett litet bearbetningsområde, såsom lasermärkning, lasermikrostruktursvetsning etc.
2.Bakre fokuseringslins
Allt eftersom skanningsområdet ökar ökar även bländaren för f-theta-linsen. På grund av tekniska och materiella begränsningar är f-theta-linser med stor bländare mycket dyra och denna lösning accepteras inte. Skanningssystemet med objektivlinsens frontgalvanometer i kombination med en sexaxlig robot är en relativt genomförbar lösning som kan minska beroendet av galvanometerutrustningen, har en betydande grad av systemnoggrannhet och god kompatibilitet. Denna lösning har anammats av de flesta integratörer. Adopt, ofta kallad flygsvetsning, är en metod för att svetsa modulskenor, inklusive polrengöring, och har flygsvetstillämpningar som kan öka bearbetningsbredden flexibelt och effektivt.
3.3D-galvanometer:
Oavsett om det är frontfokuserad eller bakfokuserad skanning kan laserstrålens fokus inte styras för dynamisk fokusering. För frontfokuserad skanning, när arbetsstycket som ska bearbetas är litet, har fokuseringslinsen ett visst fokusdjupområde, så den kan utföra fokuserad skanning med ett litet format. Men när planet som ska skannas är stort kommer punkterna nära periferin att vara ofokuserade och kan inte fokuseras på ytan av arbetsstycket som ska bearbetas eftersom det överskrider laserfokusens djupområde. Därför, när laserstrålen måste vara väl fokuserad på vilken position som helst på skanningsplanet och synfältet är stort, kan användningen av en lins med fast brännvidd inte uppfylla skanningskraven. Det dynamiska fokuseringssystemet är en uppsättning optiska system vars brännvidd kan ändras efter behov. Därför föreslår forskare att man använder en dynamisk fokuseringslins för att kompensera för skillnaden i optisk väg, och använder en konkav lins (strålexpander) för att röra sig linjärt längs den optiska axeln för att styra fokuspositionen och uppnå den yta som ska bearbetas. Ytan som ska bearbetas kompenserar dynamiskt för skillnaden i optisk väg vid olika positioner. Jämfört med 2D-galvanometern har 3D-galvanometern huvudsakligen ett "Z-axeloptiskt system", så att 3D-galvanometern fritt kan ändra fokuspositionen under svetsprocessen och utföra rumsligt böjda ytor utan att behöva byta bärare, såsom en maskinverktygsenhet etc. som 2D-galvanometern. Robotens höjd används för att justera svetsfokuspositionen.
Publiceringstid: 23 maj 2024
