La testa di focalizzazione collimatrice utilizza un dispositivo meccanico come piattaforma di supporto e si muove avanti e indietro attraverso il dispositivo meccanico per ottenere saldature con traiettorie diverse. La precisione della saldatura dipende dalla precisione dell'attuatore, quindi ci sono problemi come bassa precisione, velocità di risposta lenta e grande inerzia. Il sistema di scansione del galvanometro utilizza un motore per deviare la lente. Il motore è azionato da una determinata corrente e presenta i vantaggi di elevata precisione, inerzia ridotta e risposta rapida. Quando il raggio luminoso viene irradiato sulla lente del galvanometro, la deflessione del galvanometro modifica l'angolo di riflessione del raggio laser. Pertanto, il raggio laser può scansionare qualsiasi traiettoria nel campo visivo di scansione attraverso il sistema galvanometrico. La testa verticale utilizzata nel sistema di saldatura robotizzata è un'applicazione basata su questo principio.
I componenti principali delsistema di scansione galvanometricasono il collimatore di espansione del raggio, la lente di focalizzazione, il galvanometro a scansione a due assi XY, la scheda di controllo e il sistema software del computer host. Il galvanometro a scansione si riferisce principalmente alle due teste di scansione del galvanometro XY, azionate da servomotori alternativi ad alta velocità. Il servosistema a doppio asse guida il galvanometro a scansione a doppio asse XY per deviare rispettivamente lungo l'asse X e l'asse Y inviando segnali di comando ai servomotori degli assi X e Y. In questo modo, attraverso il movimento combinato della lente dello specchio a due assi XY, il sistema di controllo può convertire il segnale attraverso la scheda del galvanometro in base al modello della grafica preimpostata del software del computer host e alla modalità di percorso impostata, e spostarsi rapidamente sul piano del pezzo per formare una traiettoria di scansione.
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In base alla relazione di posizione tra la lente di focalizzazione e il galvanometro laser, la modalità di scansione del galvanometro può essere suddivisa in scansione con messa a fuoco anteriore (immagine a sinistra) e scansione con messa a fuoco posteriore (immagine a destra). A causa della differenza del percorso ottico quando il raggio laser devia in posizioni diverse (la distanza di trasmissione del raggio è diversa), il piano focale del laser nel precedente processo di scansione di messa a fuoco è una superficie curva emisferica, come mostrato nella figura a sinistra. Il metodo di scansione con messa a fuoco posteriore è mostrato nella figura a destra, in cui la lente dell'obiettivo è una lente a campo piatto. La lente a campo piatto ha un design ottico speciale.
Sistema di saldatura robotizzata
Introducendo la correzione ottica, il piano focale emisferico del raggio laser può essere adattato ad un piano. La scansione con messa a fuoco posteriore è adatta principalmente per applicazioni con elevati requisiti di precisione di elaborazione e intervallo di elaborazione ridotto, come marcatura laser, saldatura laser di microstrutture, ecc. All'aumentare dell'area di scansione, aumenta anche l'apertura dell'obiettivo. A causa di limitazioni tecniche e materiali, il prezzo delle lenti ad ampia apertura è molto elevato e questa soluzione non è accettata. La combinazione del sistema di scansione del galvanometro davanti alla lente dell'obiettivo e di un robot a sei assi è una soluzione fattibile che può ridurre la dipendenza dall'attrezzatura del galvanometro e può avere un notevole grado di precisione del sistema e una buona compatibilità. Questa soluzione è stata adottata dalla maggior parte degli integratori, che viene spesso chiamata saldatura al volo. La saldatura della sbarra collettrice del modulo, compresa la pulizia del polo, ha applicazioni volanti, che possono aumentare in modo flessibile ed efficiente il formato di lavorazione.
Sia che si tratti di scansione con fuoco anteriore o di scansione con fuoco posteriore, la messa a fuoco del raggio laser non può essere controllata per la messa a fuoco dinamica. Per la modalità di scansione con messa a fuoco frontale, quando il pezzo da lavorare è piccolo, la lente di messa a fuoco ha un determinato intervallo di profondità focale, quindi può eseguire la scansione con messa a fuoco con un formato piccolo. Tuttavia, quando il piano da scansionare è grande, i punti vicini alla periferia saranno fuori fuoco e non potranno essere messi a fuoco sulla superficie del pezzo da lavorare perché supera i limiti superiore e inferiore della profondità focale del laser. Pertanto, quando è necessario che il raggio laser sia ben focalizzato in qualsiasi posizione sul piano di scansione e il campo visivo è ampio, l'uso di una lente a lunghezza focale fissa non può soddisfare i requisiti di scansione.
Il sistema di messa a fuoco dinamica è un sistema ottico la cui lunghezza focale può essere modificata secondo necessità. Pertanto, utilizzando una lente di messa a fuoco dinamica per compensare la differenza del percorso ottico, la lente concava (espansore del fascio) si muove linearmente lungo l'asse ottico per controllare la posizione del fuoco, ottenendo così una compensazione dinamica della differenza del percorso ottico della superficie da elaborare in posizioni diverse. Rispetto al galvanometro 2D, la composizione del galvanometro 3D aggiunge principalmente un "sistema ottico dell'asse Z", che consente al galvanometro 3D di modificare liberamente la posizione focale durante il processo di saldatura ed eseguire la saldatura di superfici curve spaziali, senza la necessità di regolare la saldatura posizione di messa a fuoco modificando l'altezza del supporto come la macchina utensile o il robot come il galvanometro 2D.
Il sistema di messa a fuoco dinamico può modificare la quantità di sfocatura, modificare la dimensione dello spot, realizzare la regolazione della messa a fuoco dell'asse Z e l'elaborazione tridimensionale.
La distanza di lavoro è definita come la distanza dal bordo meccanico più anteriore dell'obiettivo al piano focale o al piano di scansione dell'obiettivo. Fare attenzione a non confonderlo con la lunghezza focale effettiva (EFL) dell'obiettivo. Questo viene misurato dal piano principale, un piano ipotetico in cui si presuppone che l'intero sistema di lenti rifranga, al piano focale del sistema ottico.
Orario di pubblicazione: 04-giu-2024
