El escáner láser, también llamado galvanómetro láser, consta de un cabezal de escaneo óptico XY, un amplificador de accionamiento electrónico y una lente de reflexión óptica. La señal proporcionada por el controlador de la computadora impulsa el cabezal de escaneo óptico a través del circuito amplificador de activación, controlando así la desviación del rayo láser en el plano XY. En pocas palabras, el galvanómetro es un galvanómetro de barrido utilizado en la industria del láser. Su término profesional se llama sistema de escaneo galvanómetro Galvo de escaneo de alta velocidad. El llamado galvanómetro también puede denominarse amperímetro. Su idea de diseño sigue completamente el método de diseño de un amperímetro. La lente reemplaza la aguja y la señal de la sonda se reemplaza por una señal controlada por computadora de -5V-5V o -10V-+10V DC. , para completar la acción predeterminada. Al igual que el sistema de escaneo de espejo giratorio, este sistema de control típico utiliza un par de espejos retráctiles. La diferencia es que el motor paso a paso que acciona este conjunto de lentes se sustituye por un servomotor. En este sistema de control, se utiliza un sensor de posición. La idea de diseño de un circuito de retroalimentación negativa garantiza aún más la precisión del sistema, y la velocidad de escaneo y la precisión de posicionamiento repetido de todo el sistema alcanzan un nuevo nivel. El cabezal de marcado de escaneo del galvanómetro se compone principalmente de un espejo de escaneo XY, una lente de campo, un galvanómetro y un software de marcado controlado por computadora. Seleccione los componentes ópticos correspondientes según las diferentes longitudes de onda del láser. Las opciones relacionadas también incluyen expansores de rayos láser, láseres, etc. En el sistema de demostración láser, la forma de onda del escaneo óptico es un escaneo vectorial y la velocidad de escaneo del sistema determina la estabilidad del patrón láser. En los últimos años, se han desarrollado escáneres de alta velocidad, con velocidades de escaneo que alcanzan los 45.000 puntos/segundo, lo que permite demostrar animaciones láser complejas.
5.1 Junta de soldadura por galvanómetro láser
5.1.1 Definición y composición de junta de soldadura galvanométrica:
El cabezal de enfoque de colimación utiliza un dispositivo mecánico como plataforma de soporte. El dispositivo mecánico se mueve hacia adelante y hacia atrás para lograr soldaduras de diferentes trayectorias. La precisión de la soldadura depende de la precisión del actuador, por lo que existen problemas como baja precisión, velocidad de respuesta lenta y gran inercia. El sistema de escaneo del galvanómetro utiliza un motor para transportar la lente y desviarla. El motor es impulsado por una determinada corriente y tiene las ventajas de alta precisión, pequeña inercia y respuesta rápida. Cuando el rayo se ilumina en la lente del galvanómetro, la desviación del galvanómetro cambia el rayo láser. Por lo tanto, el rayo láser puede escanear cualquier trayectoria en el campo de visión de escaneo a través del sistema galvanómetro.
Los componentes principales del sistema de escaneo del galvanómetro son el colimador de expansión del haz, la lente de enfoque, el galvanómetro de escaneo de dos ejes XY, el tablero de control y el sistema de software de la computadora principal. El galvanómetro de escaneo se refiere principalmente a los dos cabezales de escaneo del galvanómetro XY, que son impulsados por servomotores alternativos de alta velocidad. El servosistema de doble eje impulsa el galvanómetro de escaneo de doble eje XY para que se desvíe a lo largo del eje X y el eje Y respectivamente enviando señales de comando a los servomotores de los ejes X e Y. De esta manera, a través del movimiento combinado de la lente del espejo de dos ejes XY, el sistema de control puede convertir la señal a través del tablero del galvanómetro de acuerdo con la plantilla gráfica preestablecida del software de la computadora host de acuerdo con la ruta establecida, y moverse rápidamente en el plano de la pieza de trabajo para formar una trayectoria de escaneo.
5.1.2 Clasificación de las uniones de soldadura galvanométrica:
1. Lente de escaneo de enfoque frontal
De acuerdo con la relación posicional entre la lente de enfoque y el galvanómetro láser, el modo de escaneo del galvanómetro se puede dividir en escaneo de enfoque frontal (Figura 1 a continuación) y escaneo de enfoque de enfoque trasero (Figura 2 a continuación). Debido a la existencia de una diferencia en la trayectoria óptica cuando el rayo láser se desvía a diferentes posiciones (la distancia de transmisión del rayo es diferente), la superficie focal del láser durante el proceso de escaneo del modo de enfoque anterior es una superficie hemisférica, como se muestra en la figura de la izquierda. El método de escaneo post-enfoque se muestra en la imagen de la derecha. La lente del objetivo es una lente de plano F. El espejo de planta F tiene un diseño óptico especial. Introduciendo la corrección óptica, la superficie focal hemisférica del rayo láser se puede ajustar para que quede plana. El escaneo post-enfoque es principalmente adecuado para aplicaciones que requieren una alta precisión de procesamiento y un rango de procesamiento pequeño, como marcado láser, soldadura láser de microestructuras, etc.
2.Lente de escaneo de enfoque trasero
A medida que aumenta el área de escaneo, también aumenta la apertura de la lente f-theta. Debido a limitaciones técnicas y materiales, las lentes f-theta de gran apertura son muy caras y esta solución no se acepta. El sistema de escaneo de galvanómetro frontal de lente objetivo combinado con el robot de seis ejes es una solución relativamente factible, que puede reducir la dependencia del equipo de galvanómetro, tiene un grado considerable de precisión del sistema y tiene buena compatibilidad. Esta solución ha sido adoptada por la mayoría de los integradores. Adoptar, a menudo denominado soldadura de vuelo. La soldadura de barras colectoras de módulos, incluida la limpieza de postes, tiene aplicaciones de vuelo, que pueden aumentar el ancho de procesamiento de manera flexible y eficiente.
Galvanómetro 3.3D:
Independientemente de si se trata de un escaneo enfocado hacia adelante o hacia atrás, el enfoque del rayo láser no se puede controlar para el enfoque dinámico. Para el modo de escaneo de enfoque frontal, cuando la pieza de trabajo a procesar es pequeña, la lente de enfoque tiene un cierto rango de profundidad focal, por lo que puede realizar un escaneo enfocado con un formato pequeño. Sin embargo, cuando el plano a escanear es grande, los puntos cerca de la periferia estarán desenfocados y no podrán enfocarse en la superficie de la pieza a procesar porque excede el rango de profundidad del enfoque láser. Por lo tanto, cuando se requiere que el rayo láser esté bien enfocado en cualquier posición del plano de escaneo y el campo de visión es grande, el uso de una lente de distancia focal fija no puede cumplir con los requisitos de escaneo. El sistema de enfoque dinámico es un conjunto de sistemas ópticos cuya distancia focal puede cambiar según sea necesario. Por lo tanto, los investigadores proponen usar una lente de enfoque dinámico para compensar la diferencia de trayectoria óptica y usar una lente cóncava (expansor de haz) para moverse linealmente a lo largo del eje óptico para controlar la posición de enfoque y lograr que la superficie a procesar compense dinámicamente la diferencia óptica. diferencia de trayectoria en diferentes posiciones. En comparación con el galvanómetro 2D, la composición del galvanómetro 3D agrega principalmente un "sistema óptico del eje Z", de modo que el galvanómetro 3D puede cambiar libremente la posición de enfoque durante el proceso de soldadura y realizar soldadura de superficie curva espacial, sin necesidad de cambiar. el portador, como una máquina herramienta, etc., como el galvanómetro 2D. La altura del robot se utiliza para ajustar la posición del foco de soldadura.
Hora de publicación: 23 de mayo de 2024
