Detalyadong Buod ng mga Flying Laser Welding Heads

Detalyadong Buod ngMga Lumilipad na Laser Welding Head

Saklaw nito ang mga pangalan ng bahagi, mga kahulugan, mga prinsipyo, mga parametro ng disenyo at mga kalkulasyon ng pormula, at naaangkop samataas na bilis ng pag-scan ng hinang(tulad ng mga sistemang galvanometer) o mga aplikasyon sa malayuang hinang.

1. Komposisyon at Kahulugan ng mga Flying Welding Laser Welding Heads

Ang flying welding (Scanning Laser Welding) ay nakakapagpatupad ng dynamic focusing sa pamamagitan ng high-speed galvanometer na sumasalamin sa mga laser beam, at angkop para sa malawak na lugar atmabilis na hinangAng mga pangunahing bahagi nito ay ang mga sumusunod:

1. Modyul ng Kolimasyon ng Sinag

Kolimator

Tungkulin: I-convert ang divergent laser (NA=0.1~0.22) na output ng optical fiber tungo sa isang parallel beam.

Mga pangunahing parametro: Haba ng focal na fcoll, diyametro ng collimated beam na Dcoll.

Pormula：

1.2 Sistema ng Pag-scan ng Galvanometer

Mga Salamin na Galvo na X/Y-axis

Tungkulin: Baguhin ang direksyon ng sinag ng liwanag sa pamamagitan ng mga high-speed na umiikot na salamin upang makamit ang two-dimensional plane scanning.

Mga Pangunahing Parametro: Bilis ng Pag-scan (karaniwan ay ≥10m/s), Katumpakan ng Pag-uulit ng Pagpoposisyon (<±5μrad), Laki ng Mirror (kailangang masakop ang Diyametro ng Beam na Dcoll).

Galvanometer motor: Servo motor o galvanometer motor na may response time na <1ms.

1.3 Dynamic na Modyul ng Pagtutuon (F-Theta Lens o Galvanometer + Flat-Field Lens)

Lente ng F-Theta

Tungkulin: I-convert ang anggulo ng pagpapalihis ng galvanometer sa isang linear na displacement sa plane upang mapanatili ang consistency ng focus.

Mga pangunahing pormula:

2. Prinsipyo ng Paggawa

Landas ng sinag: Laser → Collimator → X galvanometer → Y galvanometer → F-Theta lens → Ibabaw ng workpiece.

Dinamikong pagtutuon:

Kapag ang anggulo ng pagpapalihis ng galvanometer ay θ, ang posisyon ng pokus (x, y) ay kino-convert ng F-Theta lens bilang：

3. Mga Pangunahing Parameter at Pormula ng Disenyo

3.1 Pagkalkula ng Laki ng Spot

Diametro ng nakatutok na spot d (limitasyon ng diffraction):

3.2 Saklaw ng Pag-scan at Anggulo ng Galvanometer

Pinakamataas na saklaw ng pag-scan L:

3.3 Bilis at Pagbilis ng Pagwelding

Linya ng bilis v

3.4 Lalim ng Pokus (DOF)

3.5 Densidad ng Lakas at Pagpasok ng Enerhiya

Densidad ng lakas I:

Densidad ng enerhiya E (pulse welding):

4. Mga Pagkakaiba at Disenyo ng Pag-optimize

4.1 Pagwawasto ng Aberasyon ng Lente ng F-Theta

Distorsyon: Kailangan nitong matugunan ang r∝θ, at ang nonlinear distortion ay dapat na <0.1%.

Kurbadong larangan: Magdisenyo ng patag na larangan sa pamamagitan ng mga grupong may maraming lente.

4.2 Error sa Pag-synchronize ng Galvanometer

Ang X/Y galvanometer delay ay dapat na <1μs upang maiwasan ang mga elliptical spot.

5. Halimbawa ng Proseso ng Disenyo

Mga kinakailangan sa input: Saklaw ng pag-scan L, laki ng spot d, bilis ng hinang v. Piliin ang F-Theta lens: Tukuyin ang fθ ayon sa L=2fθtan(θmax).

Kalkulahin ang mga parametro ng galvanometer: Angular velocity ω=v/fθ, at beripikahin ang pagganap ng galvanometer.

Suriin ang kalidad ng spot: I-optimize ang mga aberasyon ng lens group sa pamamagitan ng Zemax/OpticStudio.

6. Mga Pag-iingat

Pamamahala ng init: Ang mga galvanometer at lente ay nangangailangan ng paglamig ng tubig sa ilalim ng mataas na lakas (tulad ng >1kW).

Proteksyon laban sa banggaan: Ang mga galvanometer ay nangangailangan ng emergency braking upang maiwasan ang mekanikal na banggaan.

Kalibrasyon: Regular na i-calibrate ang optical path coaxiality (deviation <0.05mm).