Panimula sa laser galvanometer

Ang laser scanner, na tinatawag ding laser galvanometer, ay binubuo ng XY optical scanning head, electronic drive amplifier, at optical reflection lens. Ang signal na ibinibigay ng computer controller ay nagtutulak sa optical scanning head sa driving amplifier circuit, sa gayon ay kinokontrol ang deflection ng laser beam sa XY plane. Sa madaling salita, ang galvanometer ay isang scanning galvanometer na ginagamit sa industriya ng laser. Ang propesyonal na termino nito ay tinatawag na high-speed scanning galvanometer na Galvo scanning system. Ang tinatawag na galvanometer ay maaari ding tawaging ammeter. Ang ideya ng disenyo nito ay ganap na sumusunod sa paraan ng disenyo ng isang ammeter. Ang lens ay pumapalit sa karayom, at ang signal ng probe ay pinapalitan ng isang computer-controlled na -5V-5V o -10V-+10V DC signal, upang makumpleto ang paunang natukoy na aksyon. Tulad ng rotating mirror scanning system, ang tipikal na control system na ito ay gumagamit ng isang pares ng retracting mirror. Ang pagkakaiba ay ang stepper motor na nagtutulak sa set ng mga lens na ito ay pinapalitan ng isang servo motor. Sa sistemang kontrol na ito, ginagamit ang isang position sensor. Ang ideya ng disenyo at negative feedback loop ay lalong tinitiyak ang katumpakan ng sistema, at ang bilis ng pag-scan at paulit-ulit na katumpakan ng pagpoposisyon ng buong sistema ay umaabot sa isang bagong antas. Ang galvanometer scanning marking head ay pangunahing binubuo ng XY scanning mirror, field lens, galvanometer at computer-controlled marking software. Pumili ng kaukulang optical components ayon sa iba't ibang laser wavelength. Kasama rin sa mga kaugnay na opsyon ang laser beam expanders, laser, atbp. Sa laser demonstration system, ang waveform ng optical scanning ay isang vector scan, at ang bilis ng pag-scan ng sistema ang tumutukoy sa katatagan ng laser pattern. Sa mga nakaraang taon, nabuo ang mga high-speed scanner, na may bilis ng pag-scan na umaabot sa 45,000 points/segundo, na ginagawang posible ang pagpapakita ng mga kumplikadong laser animation.

5.1 Pinagsamang hinang gamit ang laser galvanometer

5.1.1 Kahulugan at komposisyon ng galvanometer welding joint:

Ang collimation focusing head ay gumagamit ng mekanikal na aparato bilang sumusuportang plataporma. Ang mekanikal na aparato ay gumagalaw pabalik-balik upang makamit ang hinang ng iba't ibang trajectory welds. Ang katumpakan ng hinang ay nakasalalay sa katumpakan ng actuator, kaya may mga problema tulad ng mababang katumpakan, mabagal na bilis ng pagtugon, at malaking inertia. Ang galvanometer scanning system ay gumagamit ng motor upang dalhin ang lens para sa deflection. Ang motor ay pinapagana ng isang tiyak na kuryente at may mga bentahe ng mataas na katumpakan, maliit na inertia, at mabilis na pagtugon. Kapag ang sinag ay naiilawan sa lens ng galvanometer, ang deflection ng galvanometer ay nagbabago sa laser beam. Samakatuwid, ang laser beam ay maaaring mag-scan ng anumang trajectory sa scanning field of view sa pamamagitan ng galvanometer system.

Ang mga pangunahing bahagi ng sistema ng pag-scan ng galvanometer ay ang beam expansion collimator, focusing lens, XY two-axis scanning galvanometer, control board at host computer software system. Ang scanning galvanometer ay pangunahing tumutukoy sa dalawang XY galvanometer scanning head, na pinapagana ng mga high-speed reciprocating servo motor. Ang dual-axis servo system ay nagpapagana sa XY dual-axis scanning galvanometer upang lumihis sa X-axis at Y-axis ayon sa pagkakabanggit sa pamamagitan ng pagpapadala ng mga command signal sa X at Y-axis servo motor. Sa ganitong paraan, sa pamamagitan ng pinagsamang paggalaw ng XY two-axis mirror lens, maaaring i-convert ng control system ang signal sa pamamagitan ng galvanometer board ayon sa preset graphic template ng host computer software ayon sa itinakdang path, at mabilis na gumalaw sa workpiece plane upang bumuo ng scanning trajectory.

5.1.2 Pag-uuri ng mga kasukasuan ng hinang gamit ang galvanometer:

1. Lente na pang-scan na nakapokus sa harap

Ayon sa posisyonal na ugnayan sa pagitan ng focusing lens at ng laser galvanometer, ang scanning mode ng galvanometer ay maaaring hatiin sa front focusing scanning (Figure 1 sa ibaba) at rear focusing focusing scanning (Figure 2 sa ibaba). Dahil sa pagkakaroon ng pagkakaiba sa optical path kapag ang laser beam ay na-deflect sa iba't ibang posisyon (magkakaiba ang distansya ng transmission ng beam), ang laser focal surface sa nakaraang proseso ng focusing mode scanning ay isang hemispherical surface, tulad ng ipinapakita sa kaliwang figure. Ang post-focus scanning method ay ipinapakita sa larawan sa kanan. Ang objective lens ay isang F-plan lens. Ang F-plan mirror ay may espesyal na optical design. Sa pamamagitan ng pagpapakilala ng optical correction, ang hemispherical focal surface ng laser beam ay maaaring i-adjust sa flat. Ang post-focus scanning ay pangunahing angkop para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na processing accuracy at maliit na processing range, tulad ng laser marking, laser microstructure welding, atbp.

2.Lente sa pag-scan na nakatuon sa likuran

Habang tumataas ang scanning area, tumataas din ang aperture ng f-theta lens. Dahil sa mga limitasyong teknikal at materyal, ang mga large-aperture f-theta lens ay napakamahal at ang solusyong ito ay hindi tinatanggap. Ang objective lens front galvanometer scanning system na sinamahan ng six-axis robot ay isang medyo magagawang solusyon, na maaaring mabawasan ang pagdepende sa kagamitan ng galvanometer, may malaking antas ng katumpakan ng sistema, at may mahusay na compatibility. Ang solusyong ito ay ginagamit na ng karamihan sa mga integrator. Ang Adopt, na kadalasang tinutukoy bilang flight welding. Ang welding ng module busbar, kabilang ang pole cleaning, ay may mga aplikasyon sa paglipad, na maaaring magpataas ng lapad ng pagproseso nang may kakayahang umangkop at mahusay.

3.3D galvanometer:

Hindi alintana kung ito ay front-focused scanning o rear-focused scanning, ang focus ng laser beam ay hindi makokontrol para sa dynamic focusing. Para sa front focus scanning mode, kapag maliit ang workpiece na ipoproseso, ang focusing lens ay may isang tiyak na focal depth range, kaya maaari itong magsagawa ng focused scanning na may maliit na format. Gayunpaman, kapag malaki ang plane na i-scan, ang mga puntong malapit sa periphery ay mawawala sa focus at hindi maaaring i-focus sa ibabaw ng workpiece na ipoproseso dahil lumalagpas ito sa depth range ng laser focus. Samakatuwid, kapag ang laser beam ay kinakailangang maging maayos na naka-focus sa anumang posisyon sa scanning plane at malaki ang field of view, ang paggamit ng fixed focal length lens ay hindi makakatugon sa mga kinakailangan sa pag-scan. Ang dynamic focusing system ay isang hanay ng mga optical system na ang focal length ay maaaring magbago kung kinakailangan. Samakatuwid, iminumungkahi ng mga mananaliksik ang paggamit ng dynamic focusing lens upang mabawi ang pagkakaiba sa optical path, at gumamit ng concave lens (beam expander) upang gumalaw nang linear sa optical axis upang kontrolin ang posisyon ng focus at makamit ang dynamic na pag-compensate ng surface na ipoproseso para sa pagkakaiba sa optical path sa iba't ibang posisyon. Kung ikukumpara sa 2D galvanometer, ang komposisyon ng 3D galvanometer ay pangunahing nagdaragdag ng isang "Z-axis optical system", upang ang 3D galvanometer ay malayang makapagpabago ng posisyon ng pokus habang isinasagawa ang proseso ng hinang at makapagsagawa ng spatial curved surface welding, nang hindi kinakailangang palitan ang carrier tulad ng machine tool, atbp. tulad ng 2D galvanometer. Ang taas ng robot ay ginagamit upang isaayos ang posisyon ng pokus ng hinang.