مقدمه ای بر گالوانومتر لیزری

اسکنر لیزری که گالوانومتر لیزری نیز نامیده می شود، از سر اسکن نوری XY، تقویت کننده درایو الکترونیکی و لنز بازتاب نوری تشکیل شده است. سیگنال ارائه شده توسط کنترلر کامپیوتر، سر اسکن نوری را از طریق مدار تقویت کننده محرک هدایت می کند، در نتیجه انحراف پرتو لیزر در صفحه XY را کنترل می کند. به زبان ساده، گالوانومتر یک گالوانومتر روبشی است که در صنعت لیزر استفاده می شود. اصطلاح حرفه ای آن گالوانومتر اسکن با سرعت بالا سیستم اسکن گالوو نامیده می شود. به اصطلاح گالوانومتر را می توان آمپرمتر نیز نامید. ایده طراحی آن کاملاً از روش طراحی آمپرمتر پیروی می کند. لنز جایگزین سوزن می شود و سیگنال کاوشگر با سیگنال -5V-5V یا -10V-+10V DC جایگزین می شود. ، برای تکمیل عمل از پیش تعیین شده. مانند سیستم اسکن آینه دوار، این سیستم کنترل معمولی از یک جفت آینه جمع شونده استفاده می کند. تفاوت این است که موتور پله ای که این مجموعه لنزها را به حرکت در می آورد با یک موتور سروو جایگزین می شود. در این سیستم کنترل از سنسور موقعیت استفاده شده است. ایده طراحی و حلقه بازخورد منفی بیشتر دقت سیستم را تضمین می کند و سرعت اسکن و دقت موقعیت یابی مکرر کل سیستم به سطح جدیدی می رسد. سر علامت گذاری اسکن گالوانومتر عمدتاً از آینه اسکن XY، لنز میدانی، گالوانومتر و نرم افزار علامت گذاری کنترل شده توسط کامپیوتر تشکیل شده است. اجزای نوری مربوطه را با توجه به طول موج های مختلف لیزر انتخاب کنید. گزینه های مرتبط نیز شامل گسترش دهنده های پرتو لیزر، لیزر و غیره است. در سیستم نمایش لیزری، شکل موج اسکن نوری یک اسکن برداری است و سرعت اسکن سیستم، پایداری الگوی لیزر را تعیین می کند. در سال‌های اخیر، اسکنرهای پرسرعت ساخته شده‌اند که سرعت اسکن آنها به 45000 نقطه در ثانیه می‌رسد و نمایش انیمیشن‌های پیچیده لیزری را ممکن می‌سازد.

5.1 اتصال جوش گالوانومتر لیزری

5.1.1 تعریف و ترکیب اتصال جوشی گالوانومتر:

هد فوکوس کولیماسیون از یک دستگاه مکانیکی به عنوان یک پلت فرم پشتیبانی استفاده می کند. دستگاه مکانیکی به جلو و عقب حرکت می کند تا جوش های مسیرهای مختلف را به جوش برساند. دقت جوش بستگی به دقت عملگر دارد، بنابراین مشکلاتی مانند دقت کم، سرعت پاسخ پایین و اینرسی زیاد وجود دارد. سیستم اسکن گالوانومتر از یک موتور برای حمل لنز برای انحراف استفاده می کند. موتور توسط جریان خاصی به حرکت در می آید و دارای مزایای دقت بالا، اینرسی کم و پاسخ سریع است. هنگامی که پرتو بر روی عدسی گالوانومتر روشن می شود، انحراف گالوانومتر باعث تغییر پرتو لیزر می شود. بنابراین، پرتو لیزر می تواند هر مسیری را در میدان دید اسکن از طریق سیستم گالوانومتر اسکن کند.

اجزای اصلی سیستم اسکن گالوانومتر عبارتند از کولیماتور گسترش پرتو، لنز فوکوس، گالوانومتر اسکن دو محوره XY، برد کنترل و سیستم نرم افزار کامپیوتر میزبان. گالوانومتر اسکن عمدتاً به دو سر اسکن گالوانومتر XY اشاره دارد که توسط موتورهای سروو رفت و برگشتی با سرعت بالا هدایت می شوند. سیستم سروو دو محوره، گالوانومتر اسکن دو محوره XY را هدایت می کند تا با ارسال سیگنال های فرمان به سروو موتورهای محور X و Y، به ترتیب در امتداد محور X و محور Y منحرف شود. به این ترتیب، از طریق حرکت ترکیبی لنز آینه ای دو محور XY، سیستم کنترل می تواند سیگنال را از طریق برد گالوانومتر مطابق با الگوی گرافیکی از پیش تعیین شده نرم افزار کامپیوتر میزبان با توجه به مسیر تعیین شده تبدیل کند و به سرعت روی آن حرکت کند. صفحه قطعه کار برای تشکیل یک مسیر اسکن.

5.1.2 طبقه بندی اتصالات جوشی گالوانومتر:

1. لنز اسکن فوکوس جلو

با توجه به رابطه موقعیتی بین لنز فوکوس و گالوانومتر لیزری، حالت اسکن گالوانومتر را می توان به اسکن با فوکوس جلو (شکل 1 زیر) و اسکن با فوکوس فوکوس عقب (شکل 2 زیر) تقسیم کرد. به دلیل وجود اختلاف مسیر نوری هنگامی که پرتو لیزر به موقعیت‌های مختلف منحرف می‌شود (فاصله انتقال پرتو متفاوت است)، سطح کانونی لیزر در طول فرآیند اسکن حالت فوکوس قبلی یک سطح نیم‌کره است، همانطور که در شکل سمت چپ نشان داده شده است. روش اسکن پس از فوکوس در تصویر سمت راست نشان داده شده است. لنز شیئی یک لنز F-plan است. آینه F-plan طراحی نوری خاصی دارد. با معرفی تصحیح نوری، سطح کانونی نیمکره پرتو لیزر را می توان به صورت صاف تنظیم کرد. اسکن پس از فوکوس عمدتاً برای کاربردهایی مناسب است که به دقت پردازش بالا و محدوده پردازش کوچک نیاز دارند، مانند علامت گذاری لیزری، جوشکاری ریزساختار لیزری و غیره.

2.لنز اسکن با فوکوس عقب

با افزایش ناحیه اسکن، دیافراگم لنز f-theta نیز افزایش می یابد. به دلیل محدودیت های فنی و مواد، لنزهای f-theta با دیافراگم بزرگ بسیار گران هستند و این راه حل پذیرفته نمی شود. سیستم اسکن گالوانومتر جلویی لنز شیئی همراه با ربات شش محوره یک راه حل نسبتا امکان پذیر است که می تواند وابستگی به تجهیزات گالوانومتر را کاهش دهد، درجه قابل توجهی از دقت سیستم را دارد و سازگاری خوبی دارد. این راه حل توسط اکثر ادغام کنندگان پذیرفته شده است. اتخاذ، اغلب به عنوان جوشکاری پرواز نامیده می شود. جوشکاری شینه ماژول، از جمله تمیز کردن قطب، کاربردهای پروازی دارد که می تواند عرض پردازش را به طور انعطاف پذیر و کارآمد افزایش دهد.

گالوانومتر 3.3D:

صرف نظر از اینکه اسکن با فوکوس جلو باشد یا اسکن با فوکوس عقب، تمرکز پرتو لیزر برای فوکوس پویا قابل کنترل نیست. برای حالت اسکن فوکوس جلو، وقتی قطعه کار مورد پردازش کوچک است، لنز فوکوس دارای محدوده عمق کانونی مشخصی است، بنابراین می‌تواند اسکن متمرکز را با فرمت کوچک انجام دهد. با این حال، هنگامی که صفحه مورد اسکن بزرگ است، نقاط نزدیک به محیط خارج از فوکوس خواهند بود و نمی‌توان آنها را روی سطح قطعه کار برای پردازش متمرکز کرد، زیرا از محدوده عمق تمرکز لیزر فراتر می‌رود. بنابراین، وقتی لازم است پرتو لیزر در هر موقعیتی در صفحه اسکن به خوبی فوکوس شود و میدان دید زیاد باشد، استفاده از یک لنز با فاصله کانونی ثابت نمی‌تواند الزامات اسکن را برآورده کند. سیستم فوکوس پویا مجموعه ای از سیستم های نوری است که فاصله کانونی آنها می تواند در صورت نیاز تغییر کند. بنابراین، محققان استفاده از یک لنز متمرکز پویا را برای جبران اختلاف مسیر نوری، و استفاده از یک لنز مقعر (بسط دهنده پرتو) برای حرکت خطی در امتداد محور نوری برای کنترل موقعیت فوکوس و دستیابی به سطحی که باید پردازش شود به صورت دینامیکی برای جبران نوری پیشنهاد می‌کنند. تفاوت مسیر در موقعیت های مختلف در مقایسه با گالوانومتر 2 بعدی، ترکیب گالوانومتر سه بعدی عمدتاً یک "سیستم نوری محور Z" را اضافه می کند، به طوری که گالوانومتر 3 بعدی می تواند آزادانه موقعیت فوکوس را در طول فرآیند جوشکاری تغییر دهد و بدون نیاز به تغییر، جوشکاری سطح منحنی فضایی را انجام دهد. حامل مانند ماشین ابزار و غیره مانند گالوانومتر 2 بعدی. ارتفاع ربات برای تنظیم موقعیت فوکوس جوشکاری استفاده می شود.