Колімуюча фокусуюча головка використовує механічний пристрій як опорну платформу та рухається вперед і назад через механічний пристрій для досягнення зварювання зварних швів з різними траєкторіями. Точність зварювання залежить від точності приводу, тому виникають такі проблеми, як низька точність, повільна швидкість відгуку та велика інерція. Система сканування гальванометра використовує двигун для відхилення лінзи. Двигун приводиться в рух певним струмом і має переваги високої точності, малої інерції та швидкої реакції. Коли світловий промінь опромінює лінзу гальванометра, відхилення гальванометра змінює кут відбиття лазерного променя. Таким чином, лазерний промінь може сканувати будь-яку траєкторію в полі зору сканування через систему гальванометра. Вертикальна головка, що використовується в роботизованій зварювальній системі, є застосуванням, заснованим на цьому принципі.
Основні компонентисистема сканування гальванометраЦе коліматор розширення променя, фокусуюча лінза, двоосьовий скануючий гальванометр XY, плата керування та програмна система головного комп'ютера. Скануючий гальванометр в основному складається з двох скануючих головок гальванометра XY, які приводяться в рух високошвидкісними поршневими серводвигунами. Двоосьова сервосистема приводить у дію двоосьовий скануючий гальванометр XY для відхилення вздовж осі X та осі Y відповідно, надсилаючи командні сигнали на серводвигуни осі X та Y. Таким чином, завдяки комбінованому руху двоосьової дзеркальної лінзи XY, система керування може перетворювати сигнал, що надходить з плати гальванометра, відповідно до шаблону попередньо встановленої графіки програмного забезпечення головного комп'ютера та встановленого режиму траєкторії, і швидко переміщуватися по площині заготовки для формування траєкторії сканування.
、
Відповідно до положення фокусуючої лінзи та лазерного гальванометра, режим сканування гальванометра можна розділити на сканування з фронтальним фокусуванням (ліве зображення) та сканування з зворотним фокусуванням (праве зображення). Через існування різниці оптичних шляхів, коли лазерний промінь відхиляється в різні положення (різна відстань передачі променя), фокальна площина лазера в попередньому процесі сканування з фокусуванням являє собою напівсферичну криволінійну поверхню, як показано на лівому рисунку. Метод сканування з зворотним фокусуванням показано на правому рисунку, на якому об'єктив є плоскою лінзою. Плоска лінза має спеціальну оптичну конструкцію.
Роботизована зварювальна система
Завдяки впровадженню оптичної корекції, напівсферичну фокальну площину лазерного променя можна налаштувати на площину. Сканування зі зворотним фокусуванням в основному підходить для застосувань з високими вимогами до точності обробки та малим діапазоном обробки, таких як лазерне маркування, лазерне зварювання мікроструктури тощо. Зі збільшенням площі сканування також збільшується апертура лінзи. Через технічні та матеріальні обмеження ціна на лінзи з великою апертурою дуже висока, і це рішення не є прийнятним. Поєднання системи сканування гальванометра перед об'єктивом та шестиосьового робота є можливим рішенням, яке може зменшити залежність від гальванометричного обладнання та мати значний ступінь точності системи та хорошу сумісність. Це рішення було прийнято більшістю інтеграторів, яке часто називають зварюванням на польоті. Зварювання модульної шини, включаючи очищення полюса, має застосування на польоті, що дозволяє гнучко та ефективно збільшити формат обробки.
Незалежно від того, чи це сканування з фронтальним фокусом, чи сканування з заднім фокусом, фокус лазерного променя неможливо контролювати для динамічного фокусування. У режимі сканування з фронтальним фокусом, коли оброблювана заготовка мала, фокусуюча лінза має певний діапазон фокусної глибини, тому вона може виконувати фокусне сканування з малим форматом. Однак, коли площина сканування велика, точки поблизу периферії будуть не у фокусі та не зможуть бути сфокусовані на поверхні оброблюваної заготовки, оскільки вони перевищують верхню та нижню межі фокусної глибини лазера. Тому, коли лазерний промінь має бути добре сфокусований у будь-якому положенні на площині сканування, а поле зору велике, використання лінзи з фіксованою фокусною відстанню не може задовольнити вимоги сканування.
Система динамічного фокусування – це оптична система, фокусна відстань якої може змінюватися за потреби. Таким чином, використовуючи динамічну фокусуючу лінзу для компенсації різниці оптичних шляхів, увігнута лінза (розширювач променя) лінійно рухається вздовж оптичної осі для контролю положення фокуса, таким чином досягаючи динамічної компенсації різниці оптичних шляхів поверхні, що оброблюється, у різних положеннях. Порівняно з 2D-гальванометром, 3D-гальванометр в основному має «оптичну систему по осі Z», яка дозволяє 3D-гальванометру вільно змінювати фокусне положення під час процесу зварювання та виконувати просторове зварювання криволінійних поверхонь без необхідності регулювати положення фокуса зварювання шляхом зміни висоти носія, такого як верстат або робот, як 2D-гальванометр.
Система динамічного фокусування може змінювати ступінь розфокусування, змінювати розмір плями, здійснювати налаштування фокусування по осі Z та тривимірну обробку.
Робоча відстань визначається як відстань від переднього механічного краю лінзи до фокальної площини або площини сканування об'єктива. Будьте обережні, не плутайте це з ефективною фокусною відстанню (EFL) об'єктива. Вона вимірюється від головної площини, гіпотетичної площини, в якій, як передбачається, заломлює світло вся система лінз, до фокальної площини оптичної системи.
Час публікації: 04 червня 2024 р.
