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 informático acciona el cabezal de escaneo óptico a través del circuito amplificador, controlando así la deflexión del haz láser en el plano XY. En pocas palabras, el galvanómetro es un galvanómetro de escaneo utilizado en la industria láser. Su término técnico es galvanómetro de escaneo de alta velocidad o sistema de escaneo Galvo. El llamado galvanómetro también puede denominarse amperímetro. Su diseño sigue completamente el método de diseño de un amperímetro. La lente reemplaza a la aguja, y la señal de la sonda se reemplaza por una señal de CC controlada por computadora de -5V-5V o -10V-+10V, 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 radica en que el motor paso a paso que acciona este conjunto de lentes se reemplaza por un servomotor. En este sistema de control, se utiliza un sensor de posición La idea de diseño de y el bucle de retroalimentación negativa aseguran aún más la precisión del sistema, y la velocidad de escaneo y la precisión de posicionamiento repetida de todo el sistema alcanzan un nuevo nivel. El cabezal de marcado de escaneo de galvanómetro se compone principalmente de espejo de escaneo XY, lente de campo, galvanómetro y software de marcado controlado por computadora. Seleccione los componentes ópticos correspondientes de acuerdo con diferentes longitudes de onda láser. Las opciones relacionadas también incluyen expansores de haz 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 hace posible demostrar animaciones láser complejas.
5.1 Junta de soldadura por galvanómetro láser
5.1.1 Definición y composición de la junta de soldadura galvanométrica:
El cabezal de enfoque de colimación utiliza un dispositivo mecánico como plataforma de soporte. Este dispositivo se mueve hacia adelante y hacia atrás para lograr soldaduras con diferentes trayectorias. La precisión de la soldadura depende de la precisión del actuador, lo que genera problemas como baja precisión, velocidad de respuesta lenta y gran inercia. El sistema de escaneo con galvanómetro utiliza un motor para mover la lente y desviarla. El motor, accionado por una corriente determinada, ofrece alta precisión, baja inercia y respuesta rápida. Al incidir el haz sobre la lente del galvanómetro, la desviación de este modifica el haz láser. Por lo tanto, el haz láser puede escanear cualquier trayectoria dentro del campo de visión del sistema de galvanómetro.
Los componentes principales del sistema de escaneo de galvanómetro son el colimador de expansión de haz, la lente de enfoque, el galvanómetro de escaneo de dos ejes XY, la placa de control y el software del ordenador principal. El galvanómetro de escaneo se refiere principalmente a los dos cabezales de escaneo XY, accionados por servomotores alternativos de alta velocidad. El sistema de servomotores de doble eje impulsa el galvanómetro de escaneo XY para que se desvíe a lo largo de los ejes X e Y, respectivamente, mediante el envío de señales de comando a los servomotores de dichos ejes. De esta forma, a través del movimiento combinado de la lente de espejo de dos ejes XY, el sistema de control puede convertir la señal a través de la placa del galvanómetro según la plantilla gráfica predefinida del software del ordenador principal, siguiendo la trayectoria establecida, y moverse rápidamente sobre el plano de la pieza de trabajo para formar una trayectoria de escaneo.
5.1.2 Clasificación de las uniones soldadas con galvanómetro:
1. Lente de escaneo con enfoque frontal
Según 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 posterior (Figura 2 a continuación). Debido a la existencia de una diferencia de trayectoria óptica cuando el haz láser se desvía a diferentes posiciones (la distancia de transmisión del haz es diferente), la superficie focal del láser durante el proceso de escaneo en el modo de enfoque anterior es una superficie hemisférica, como se muestra en la figura de la izquierda. El método de escaneo de postenfoque se muestra en la imagen de la derecha. La lente objetivo es una lente F-plan. El espejo F-plan tiene un diseño óptico especial. Al introducir corrección óptica, la superficie focal hemisférica del haz láser se puede ajustar a plana. El escaneo de postenfoque es principalmente adecuado para aplicaciones que requieren alta precisión de procesamiento y un rango de procesamiento pequeño, como marcado láser, soldadura láser de microestructuras, etc.
2.Lente de escaneo con enfoque trasero
A medida que aumenta el área de escaneo, también aumenta la apertura de la lente f-theta. Debido a limitaciones técnicas y de materiales, las lentes f-theta de gran apertura son muy costosas y esta solución no es aceptable. El sistema de escaneo con galvanómetro frontal de lente objetivo combinado con un robot de seis ejes es una solución relativamente viable, 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. Adopta, a menudo denominada soldadura en vuelo. La soldadura de barras colectoras de módulos, incluida la limpieza de postes, tiene aplicaciones en vuelo, que puede aumentar el ancho de procesamiento de manera flexible y eficiente.
3. Galvanómetro 3D:
Independientemente de si se trata de escaneo con enfoque frontal o posterior, el enfoque del haz láser no se puede controlar para lograr un enfoque dinámico. En el modo de escaneo con enfoque frontal, cuando la pieza a procesar es pequeña, la lente de enfoque tiene un cierto rango de profundidad focal, lo que permite realizar escaneos enfocados con un formato pequeño. Sin embargo, cuando el plano a escanear es grande, los puntos cercanos a la periferia quedan desenfocados y no se pueden enfocar en la superficie de la pieza a procesar porque exceden el rango de profundidad del enfoque láser. Por lo tanto, cuando se requiere que el haz 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 cumple 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) que se mueve linealmente a lo largo del eje óptico para controlar la posición de enfoque y lograr que la superficie a procesar compense dinámicamente la diferencia de trayectoria óptica en diferentes posiciones. En comparación con el galvanómetro 2D, el galvanómetro 3D incorpora principalmente un sistema óptico de eje Z, lo que le permite cambiar libremente la posición de enfoque durante el proceso de soldadura y realizar soldaduras en superficies curvas, sin necesidad de cambiar el soporte, como una máquina herramienta, etc., como ocurre con el galvanómetro 2D. La altura del robot se utiliza para ajustar la posición de enfoque de la soldadura.
Fecha de publicación: 23 de mayo de 2024
