Der Laserscanner, auch Lasergalvanometer genannt, besteht aus einem optischen XY-Scankopf, einem elektronischen Antriebsverstärker und einer optischen Reflexionslinse. Das von der Computersteuerung bereitgestellte Signal treibt den optischen Abtastkopf über die Antriebsverstärkerschaltung an und steuert so die Ablenkung des Laserstrahls in der XY-Ebene. Einfach ausgedrückt ist das Galvanometer ein Scan-Galvanometer, das in der Laserindustrie verwendet wird. Sein Fachbegriff heißt Hochgeschwindigkeits-Scanning-Galvanometer-Galvo-Scanning-System. Das sogenannte Galvanometer kann auch als Amperemeter bezeichnet werden. Seine Designidee folgt vollständig der Designmethode eines Amperemeters. Die Linse ersetzt die Nadel und das Signal der Sonde wird durch ein computergesteuertes -5V-5V- oder -10V-+10V-Gleichstromsignal ersetzt. , um die vorgegebene Aktion abzuschließen. Wie das rotierende Spiegelscansystem verwendet dieses typische Steuersystem ein Paar einziehbarer Spiegel. Der Unterschied besteht darin, dass der Schrittmotor, der diesen Linsensatz antreibt, durch einen Servomotor ersetzt wird. In diesem Steuerungssystem wird ein Positionssensor verwendet. Die Designidee einer negativen Rückkopplungsschleife stellt die Genauigkeit des Systems weiter sicher und die Scangeschwindigkeit und die wiederholte Positionierungsgenauigkeit des gesamten Systems erreichen ein neues Niveau. Der Galvanometer-Scan-Markierungskopf besteht hauptsächlich aus einem XY-Scan-Spiegel, einer Feldlinse, einem Galvanometer und einer computergesteuerten Markierungssoftware. Wählen Sie entsprechende optische Komponenten entsprechend unterschiedlicher Laserwellenlängen aus. Zu den zugehörigen Optionen gehören auch Laserstrahlaufweiter, Laser usw. Im Laserdemonstrationssystem ist die Wellenform des optischen Scannens ein Vektorscan, und die Scangeschwindigkeit des Systems bestimmt die Stabilität des Lasermusters. In den letzten Jahren wurden Hochgeschwindigkeitsscanner mit Scangeschwindigkeiten von bis zu 45.000 Punkten/Sekunde entwickelt, die die Demonstration komplexer Laseranimationen ermöglichen.
5.1 Laser-Galvanometer-Schweißverbindung
5.1.1 Definition und Zusammensetzung der Galvanometer-Schweißverbindung:
Der Kollimationsfokussierungskopf verwendet eine mechanische Vorrichtung als tragende Plattform. Das mechanische Gerät bewegt sich hin und her, um das Schweißen verschiedener Flugbahnschweißnähte zu erreichen. Die Schweißgenauigkeit hängt von der Genauigkeit des Aktuators ab, daher gibt es Probleme wie geringe Genauigkeit, langsame Reaktionsgeschwindigkeit und große Trägheit. Das Galvanometer-Scansystem verwendet einen Motor, um die Linse zur Ablenkung zu bewegen. Der Motor wird von einem bestimmten Strom angetrieben und bietet die Vorteile hoher Präzision, geringer Trägheit und schneller Reaktion. Wenn der Strahl auf die Galvanometerlinse trifft, verändert die Ablenkung des Galvanometers den Laserstrahl. Daher kann der Laserstrahl jede Flugbahn im Scan-Sichtfeld durch das Galvanometersystem abtasten.
Die Hauptkomponenten des Galvanometer-Scansystems sind Strahlaufweitungskollimator, Fokussierlinse, zweiachsiges XY-Scangalvanometer, Steuerplatine und Host-Computer-Softwaresystem. Das Scan-Galvanometer bezieht sich hauptsächlich auf die beiden XY-Galvanometer-Scanköpfe, die von Hochgeschwindigkeits-Servomotoren angetrieben werden. Das zweiachsige Servosystem treibt das zweiachsige XY-Scangalvanometer an, um es entlang der X- bzw. Y-Achse abzulenken, indem es Befehlssignale an die X- und Y-Achsen-Servomotoren sendet. Auf diese Weise kann das Steuerungssystem durch die kombinierte Bewegung der zweiachsigen XY-Spiegellinse das Signal über die Galvanometerplatine entsprechend der voreingestellten Grafikvorlage der Host-Computersoftware entsprechend dem eingestellten Pfad umwandeln und sich schnell auf dem bewegen Werkstückebene, um eine Scantrajektorie zu bilden.
5.1.2 Klassifizierung von Galvanometer-Schweißverbindungen:
1. Vorderfokussierendes Scanobjektiv
Entsprechend der Positionsbeziehung zwischen der Fokussierungslinse und dem Lasergalvanometer kann der Scanmodus des Galvanometers in Fokussierungsscannen nach vorne (Abbildung 1 unten) und Fokussierungsscannen nach hinten (Abbildung 2 unten) unterteilt werden. Aufgrund des optischen Wegunterschieds, wenn der Laserstrahl an verschiedene Positionen abgelenkt wird (der Strahlübertragungsabstand ist unterschiedlich), ist die Laserbrennfläche während des vorherigen Fokussierungsmodus-Scanvorgangs eine halbkugelförmige Oberfläche, wie in der linken Abbildung dargestellt. Die Post-Fokus-Scanmethode ist im Bild rechts dargestellt. Das Objektiv ist ein F-Plan-Objektiv. Der F-Plan-Spiegel verfügt über ein spezielles optisches Design. Durch die Einführung einer optischen Korrektur kann die halbkugelförmige Brennfläche des Laserstrahls flach eingestellt werden. Das Post-Fokus-Scannen eignet sich hauptsächlich für Anwendungen, die eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und einen kleinen Bearbeitungsbereich erfordern, wie z. B. Lasermarkierung, Laser-Mikrostrukturschweißen usw.
2.Hinteres fokussierendes Scanobjektiv
Mit zunehmender Scanfläche vergrößert sich auch die Blende des F-Theta-Objektivs. Aufgrund technischer und materieller Einschränkungen sind F-Theta-Objektive mit großer Apertur sehr teuer und diese Lösung wird nicht akzeptiert. Das vordere Galvanometer-Scansystem mit Objektivlinse in Kombination mit dem Sechs-Achsen-Roboter ist eine relativ praktikable Lösung, die die Abhängigkeit von der Galvanometerausrüstung verringern kann, ein beträchtliches Maß an Systemgenauigkeit aufweist und eine gute Kompatibilität aufweist. Diese Lösung wurde von den meisten Integratoren übernommen. Adopt, oft auch als Flugschweißen bezeichnet. Das Schweißen von Modulstromschienen einschließlich der Polreinigung bietet Fluganwendungen, mit denen die Verarbeitungsbreite flexibel und effizient erhöht werden kann.
3.3D-Galvanometer:
Unabhängig davon, ob es sich um ein frontfokussiertes Scannen oder ein rückwärts fokussiertes Scannen handelt, kann der Fokus des Laserstrahls für die dynamische Fokussierung nicht gesteuert werden. Wenn im Frontfokus-Scanmodus das zu bearbeitende Werkstück klein ist, verfügt die Fokussierlinse über einen bestimmten Fokustiefenbereich, sodass ein fokussiertes Scannen mit kleinem Format durchgeführt werden kann. Wenn jedoch die zu scannende Ebene groß ist, sind die Punkte in der Nähe der Peripherie unscharf und können nicht auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks fokussiert werden, da sie den Tiefenbereich des Laserfokus überschreiten. Wenn daher der Laserstrahl an jeder Position auf der Scanebene gut fokussiert werden muss und das Sichtfeld groß ist, kann die Verwendung eines Objektivs mit fester Brennweite die Scananforderungen nicht erfüllen. Das dynamische Fokussierungssystem besteht aus einer Reihe optischer Systeme, deren Brennweite sich je nach Bedarf ändern kann. Daher schlagen Forscher vor, eine dynamische Fokussierungslinse zu verwenden, um den optischen Wegunterschied zu kompensieren, und eine konkave Linse (Strahlaufweiter) zu verwenden, um sich linear entlang der optischen Achse zu bewegen, um die Fokusposition zu steuern und zu erreichen. Die zu bearbeitende Oberfläche kompensiert den optischen Wert dynamisch Wegunterschied an verschiedenen Positionen. Im Vergleich zum 2D-Galvanometer verfügt das 3D-Galvanometer hauptsächlich über ein „optisches Z-Achsen-System“, sodass das 3D-Galvanometer die Fokusposition während des Schweißvorgangs frei ändern und räumlich gekrümmte Oberflächenschweißen durchführen kann, ohne dass eine Änderung erforderlich ist der Träger wie eine Werkzeugmaschine usw. wie das 2D-Galvanometer. Die Höhe des Roboters wird zur Einstellung der Schweißfokusposition verwendet.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 23. Mai 2024
