سیستم جوشکاری رباتیک - سر جوشکاری گالوانومتر

سر متمرکزکننده موازی از یک دستگاه مکانیکی به عنوان سکوی نگهدارنده استفاده می‌کند و از طریق دستگاه مکانیکی به جلو و عقب حرکت می‌کند تا جوشکاری جوش‌هایی با مسیرهای مختلف انجام شود. دقت جوشکاری به دقت محرک بستگی دارد، بنابراین مشکلاتی مانند دقت پایین، سرعت پاسخ آهسته و اینرسی زیاد وجود دارد. سیستم اسکن گالوانومتر از یک موتور برای انحراف لنز استفاده می‌کند. موتور توسط یک جریان خاص هدایت می‌شود و مزایای دقت بالا، اینرسی کم و پاسخ سریع را دارد. هنگامی که پرتو نور بر روی لنز گالوانومتر تابیده می‌شود، انحراف گالوانومتر زاویه بازتاب پرتو لیزر را تغییر می‌دهد. بنابراین، پرتو لیزر می‌تواند هر مسیری را در میدان دید اسکن از طریق سیستم گالوانومتر اسکن کند. سر عمودی مورد استفاده در سیستم جوشکاری رباتیک، کاربردی مبتنی بر این اصل است.

اجزای اصلیسیستم اسکن گالوانومترشامل کولیماتور انبساط پرتو، لنز فوکوس، گالوانومتر اسکن دو محوره XY، برد کنترل و سیستم نرم‌افزاری کامپیوتر میزبان است. گالوانومتر اسکن عمدتاً به دو سر اسکن گالوانومتر XY اشاره دارد که توسط سروو موتورهای رفت و برگشتی پرسرعت هدایت می‌شوند. سیستم سروو دو محوره، گالوانومتر اسکن دو محوره XY را با ارسال سیگنال‌های فرمان به سروو موتورهای محور X و Y به ترتیب در امتداد محور X و محور Y منحرف می‌کند. به این ترتیب، از طریق حرکت ترکیبی لنز آینه‌ای دو محوره XY، سیستم کنترل می‌تواند سیگنال را از طریق برد گالوانومتر مطابق با الگوی گرافیک از پیش تعیین شده نرم‌افزار کامپیوتر میزبان و حالت مسیر تنظیم شده تبدیل کند و به سرعت در صفحه قطعه کار حرکت کند تا یک مسیر اسکن تشکیل دهد.

،

با توجه به رابطه موقعیتی بین لنز فوکوس کننده و گالوانومتر لیزری، حالت اسکن گالوانومتر را می‌توان به اسکن فوکوس جلویی (تصویر سمت چپ) و اسکن فوکوس پشتی (تصویر سمت راست) تقسیم کرد. به دلیل وجود تفاوت مسیر نوری هنگام انحراف پرتو لیزر به موقعیت‌های مختلف (فاصله انتقال پرتو متفاوت است)، صفحه کانونی لیزر در فرآیند اسکن فوکوس قبلی، یک سطح منحنی نیم‌کره است، همانطور که در شکل سمت چپ نشان داده شده است. روش اسکن فوکوس پشتی در شکل سمت راست نشان داده شده است که در آن لنز شیئی یک لنز میدان تخت است. لنز میدان تخت دارای طراحی نوری خاصی است.

سیستم جوشکاری رباتیک

با معرفی تصحیح نوری، می‌توان صفحه کانونی نیم‌کروی پرتو لیزر را روی یک صفحه تنظیم کرد. اسکن با فوکوس برگشتی عمدتاً برای کاربردهایی با دقت پردازش بالا و محدوده پردازش کوچک، مانند علامت‌گذاری لیزری، جوشکاری ریزساختار لیزری و غیره مناسب است. با افزایش ناحیه اسکن، دیافراگم لنز نیز افزایش می‌یابد. به دلیل محدودیت‌های فنی و مواد، قیمت لنزهای با دیافراگم بزرگ بسیار گران است و این راه‌حل پذیرفته نمی‌شود. ترکیب سیستم اسکن گالوانومتر در جلوی لنز شیئی و یک ربات شش محوره یک راه‌حل عملی است که می‌تواند وابستگی به تجهیزات گالوانومتر را کاهش دهد و می‌تواند درجه قابل توجهی از دقت سیستم و سازگاری خوب داشته باشد. این راه‌حل توسط اکثر انتگرال‌گیرها اتخاذ شده است که اغلب جوشکاری پرتابی نامیده می‌شود. جوشکاری باسبار ماژول، از جمله تمیز کردن قطب، کاربردهای پرتابی دارد که می‌تواند فرمت پردازش را به طور انعطاف‌پذیر و کارآمد افزایش دهد.

چه اسکن با فوکوس جلو باشد و چه با فوکوس عقب، فوکوس پرتو لیزر برای فوکوس دینامیک قابل کنترل نیست. در حالت اسکن با فوکوس جلو، وقتی قطعه کار مورد پردازش کوچک باشد، لنز فوکوس کننده دارای محدوده عمق کانونی خاصی است، بنابراین می‌تواند اسکن فوکوس را با فرمت کوچک انجام دهد. با این حال، وقتی صفحه مورد اسکن بزرگ باشد، نقاط نزدیک به حاشیه از فوکوس خارج می‌شوند و نمی‌توانند روی سطح قطعه کار مورد پردازش متمرکز شوند زیرا از حد بالایی و پایینی عمق کانونی لیزر فراتر می‌روند. بنابراین، وقتی لازم است پرتو لیزر در هر موقعیتی روی صفحه اسکن به خوبی متمرکز شود و میدان دید بزرگ باشد، استفاده از لنز با فاصله کانونی ثابت نمی‌تواند الزامات اسکن را برآورده کند.

سیستم فوکوس دینامیکی یک سیستم نوری است که فاصله کانونی آن می‌تواند در صورت نیاز تغییر کند. بنابراین، با استفاده از یک لنز فوکوس دینامیکی برای جبران اختلاف مسیر نوری، لنز مقعر (گسترش‌دهنده پرتو) به صورت خطی در امتداد محور نوری حرکت می‌کند تا موقعیت فوکوس را کنترل کند و در نتیجه جبران دینامیکی اختلاف مسیر نوری سطح مورد پردازش در موقعیت‌های مختلف را به دست آورد. در مقایسه با گالوانومتر دوبعدی، ترکیب گالوانومتر سه بعدی عمدتاً یک "سیستم نوری محور Z" را اضافه می‌کند که به گالوانومتر سه بعدی اجازه می‌دهد تا آزادانه موقعیت کانونی را در طول فرآیند جوشکاری تغییر دهد و جوشکاری سطح منحنی فضایی را انجام دهد، بدون اینکه نیازی به تنظیم موقعیت فوکوس جوشکاری با تغییر ارتفاع حامل مانند ابزار ماشین یا ربات مانند گالوانومتر دوبعدی باشد.

سیستم فوکوس پویا می‌تواند میزان فوکوس‌زدایی، اندازه نقطه فوکوس، تنظیم فوکوس در محور Z و پردازش سه‌بعدی را تغییر دهد.

فاصله کاری به عنوان فاصله از جلویی‌ترین لبه مکانیکی لنز تا صفحه کانونی یا صفحه اسکن عدسی شیئی تعریف می‌شود. مراقب باشید که این فاصله را با فاصله کانونی مؤثر (EFL) عدسی شیئی اشتباه نگیرید. این فاصله از صفحه اصلی، یک صفحه فرضی که فرض می‌شود کل سیستم عدسی در آن منکسر می‌شود، تا صفحه کانونی سیستم نوری اندازه‌گیری می‌شود.