سیستم جوش رباتیک – سر جوش گالوانومتر

هد فوکوس متقابل از یک وسیله مکانیکی به عنوان یک پلت فرم پشتیبانی استفاده می کند و از طریق دستگاه مکانیکی به جلو و عقب حرکت می کند تا جوش هایی با مسیرهای مختلف را به دست آورد. 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 انحراف لنز استفاده می کند. موتور توسط جریان خاصی به حرکت در می آید و از مزایای دقت بالا، اینرسی کم و پاسخ سریع برخوردار است. هنگامی که پرتو نور بر روی عدسی گالوانومتر تابش می شود، انحراف گالوانومتر زاویه انعکاس پرتو لیزر را تغییر می دهد. بنابراین، پرتو لیزر می تواند هر مسیری را در میدان دید اسکن از طریق سیستم گالوانومتر اسکن کند. هد عمودی مورد استفاده در سیستم جوشکاری رباتیک یک کاربرد مبتنی بر این اصل است.

اجزای اصلی ازسیستم اسکن گالوانومترکولیماتور انبساط پرتو، لنز فوکوس، گالوانومتر اسکن دو محوره XY، برد کنترل و سیستم نرم افزار کامپیوتر میزبان هستند. 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 سروموتورهای محور X و Y، به ترتیب در امتداد محور X و محور Y منحرف شود. به این ترتیب، از طریق حرکت ترکیبی لنز آینه دو محور XY، سیستم کنترل می تواند سیگنال را از طریق برد گالوانومتر مطابق با الگوی گرافیک از پیش تعیین شده نرم افزار کامپیوتر میزبان و حالت مسیر تنظیم شده تبدیل کند و به سرعت حرکت کند. در صفحه قطعه کار برای تشکیل یک مسیر اسکن.

،

با توجه به رابطه موقعیتی بین لنز فوکوس و گالوانومتر لیزری، حالت اسکن گالوانومتر را می توان به اسکن فوکوس جلو (تصویر چپ) و اسکن با فوکوس پشت (تصویر سمت راست) تقسیم کرد. با توجه به وجود اختلاف مسیر نوری هنگامی که پرتو لیزر به موقعیت‌های مختلف منحرف می‌شود (فاصله انتقال پرتو متفاوت است)، صفحه کانونی لیزر در فرآیند اسکن تمرکز قبلی یک سطح منحنی نیم‌کره است، همانطور که در شکل سمت چپ نشان داده شده است. روش اسکن با فوکوس پشتی در شکل سمت راست نشان داده شده است که در آن لنز شیئی یک لنز میدان تخت است. لنز میدان مسطح دارای طراحی نوری خاصی است.

سیستم جوش رباتیک

با معرفی تصحیح نوری، صفحه کانونی نیمکره پرتو لیزر را می توان به یک صفحه تنظیم کرد. اسکن با فوکوس پشتی عمدتاً برای کاربردهایی با دقت پردازش بالا و محدوده پردازش کم، مانند علامت گذاری لیزری، جوشکاری ریزساختار لیزری و غیره مناسب است. با افزایش ناحیه اسکن، دیافراگم لنز نیز افزایش می یابد. به دلیل محدودیت های فنی و متریال، قیمت لنزهای با دیافراگم بزرگ بسیار گران است و این راه حل مورد قبول نیست. ترکیب سیستم اسکن گالوانومتر در جلوی لنز شیئی و یک ربات شش محوره راه حلی قابل اجرا است که می تواند وابستگی به تجهیزات گالوانومتر را کاهش دهد و می تواند درجه قابل توجهی از دقت سیستم و سازگاری خوبی داشته باشد. این راه حل توسط اکثر یکپارچه سازها اتخاذ شده است که اغلب به آن جوشکاری پروازی می گویند. جوشکاری شینه ماژول، از جمله تمیز کردن قطب، کاربردهای پروازی دارد که می تواند به طور انعطاف پذیر و کارآمد فرمت پردازش را افزایش دهد.

خواه اسکن فوکوس جلو باشد یا اسکن فوکوس عقب، تمرکز پرتو لیزر برای فوکوس پویا قابل کنترل نیست. برای حالت اسکن فوکوس جلو، زمانی که قطعه کار مورد پردازش کوچک است، لنز فوکوس دارای محدوده عمق کانونی مشخصی است، بنابراین می‌تواند اسکن فوکوس را با فرمت کوچک انجام دهد. با این حال، زمانی 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 حد بالایی و پایینی عمق کانونی 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 یک سیستم نوری است که فاصله کانونی آن در صورت نیاز قابل تغییر است. بنابراین، با استفاده از یک لنز فوکوس پویا برای جبران اختلاف مسیر نوری، عدسی مقعر (بسط دهنده پرتو) به صورت خطی در امتداد محور نوری حرکت می کند تا موقعیت فوکوس را کنترل کند، بنابراین به جبران پویا اختلاف مسیر نوری سطح مورد پردازش می رسد. در موقعیت های مختلف در مقایسه با گالوانومتر 2 بعدی، ترکیب گالوانومتر سه بعدی عمدتاً یک "سیستم نوری محور Z" را اضافه می کند که به گالوانومتر سه بعدی اجازه می دهد آزادانه موقعیت کانونی را در طول فرآیند جوشکاری تغییر دهد و جوشکاری سطح منحنی فضایی را بدون نیاز به تنظیم جوش انجام دهد. موقعیت فوکوس با تغییر ارتفاع حامل مانند ماشین ابزار یا ربات مانند گالوانومتر دو بعدی.

سیستم فوکوس پویا می تواند مقدار فوکوس را تغییر دهد، اندازه نقطه را تغییر دهد، تنظیم فوکوس محور Z و پردازش سه بعدی را انجام دهد.

فاصله کاری به عنوان فاصله از جلویی ترین لبه مکانیکی لنز تا صفحه کانونی یا صفحه اسکن شی تعریف می شود. مراقب باشید این موضوع را با فاصله کانونی موثر (EFL) هدف اشتباه نگیرید. این از صفحه اصلی اندازه گیری می شود، یک صفحه فرضی که در آن کل سیستم عدسی در نظر گرفته می شود که شکست می خورد تا سطح کانونی سیستم نوری.