Lazerinis skaitytuvas, dar vadinamas lazeriniu galvanometru, susideda iš XY optinės skenavimo galvutės, elektroninio pavaros stiprintuvo ir optinio atspindžio lęšio. Kompiuterio valdiklio tiekiamas signalas valdo optinę skenavimo galvutę per pavaros stiprintuvo grandinę, taip kontroliuodamas lazerio spindulio nukrypimą XY plokštumoje. Paprastai tariant, galvanometras yra skenuojantis galvanometras, naudojamas lazerių pramonėje. Profesinis jo terminas vadinamas didelės spartos skenuojančiu galvanometru (Galvo skenavimo sistema). Vadinamasis galvanometras taip pat gali būti vadinamas ampermetru. Jo konstrukcijos idėja visiškai atitinka ampermetro konstrukcijos metodą. Lęšis pakeičia adatą, o zondo signalą pakeičia kompiuteriu valdomas -5V-5V arba -10V-+10V nuolatinės srovės signalas, kad būtų atliktas iš anksto nustatytas veiksmas. Kaip ir besisukančio veidrodžio skenavimo sistema, ši tipinė valdymo sistema naudoja porą įtraukiančių veidrodžių. Skirtumas tas, kad žingsninis variklis, kuris valdo šį lęšių rinkinį, yra pakeistas servo varikliu. Šioje valdymo sistemoje naudojamas padėties jutiklis. Projektavimo idėja ir neigiamo grįžtamojo ryšio kilpa dar labiau užtikrina sistemos tikslumą, o visos sistemos nuskaitymo greitis ir pakartotinio padėties nustatymo tikslumas pasiekia naują lygį. Galvanometro nuskaitymo žymėjimo galvutę daugiausia sudaro XY nuskaitymo veidrodis, lauko lęšis, galvanometras ir kompiuteriu valdoma žymėjimo programinė įranga. Atitinkami optiniai komponentai parenkami pagal skirtingus lazerio bangos ilgius. Susijusios parinktys taip pat apima lazerio spindulio plėtiklius, lazerius ir kt. Lazerinėje demonstracinėje sistemoje optinio nuskaitymo bangos forma yra vektorinė, o sistemos nuskaitymo greitis lemia lazerio spindulio stabilumą. Pastaraisiais metais buvo sukurti didelės spartos skaitytuvai, kurių nuskaitymo greitis siekia 45 000 taškų per sekundę, todėl galima demonstruoti sudėtingas lazerines animacijas.
5.1 Lazerinio galvanometro suvirinimo jungtis
5.1.1 Galvanometrinio suvirinimo jungties apibrėžimas ir sudėtis:
Kolimacinė fokusavimo galvutė naudoja mechaninį įtaisą kaip atraminę platformą. Mechaninis įtaisas juda pirmyn ir atgal, kad būtų galima suvirinti skirtingas trajektorijas. Suvirinimo tikslumas priklauso nuo pavaros tikslumo, todėl kyla problemų, tokių kaip mažas tikslumas, lėtas atsako greitis ir didelė inercija. Galvanometro skenavimo sistema naudoja variklį, kuris neša lęšį nukreipimui. Variklis yra varomas tam tikra srove ir turi didelio tikslumo, mažos inercijos ir greito atsako privalumus. Kai spindulys apšviečia galvanometro lęšį, galvanometro nukreipimas pakeičia lazerio spindulį. Todėl lazerio spindulys per galvanometro sistemą gali nuskaityti bet kokią trajektoriją skenavimo lauke.
Pagrindiniai galvanometro skenavimo sistemos komponentai yra spindulio plėtimo kolimatorius, fokusavimo lęšis, XY dviejų ašių skenuojantis galvanometras, valdymo plokštė ir pagrindinio kompiuterio programinės įrangos sistema. Skenuojantis galvanometras daugiausia reiškia dvi XY galvanometro skenavimo galvutes, kurias varo greitaeigiai stūmokliniai servo varikliai. Dviejų ašių servo sistema varo XY dviejų ašių skenuojantį galvanometrą, kad jis nukreiptų skersmenį atitinkamai X ir Y ašimis, siųsdama valdymo signalus X ir Y ašių servo varikliams. Tokiu būdu, per bendrą XY dviejų ašių veidrodinio lęšio judėjimą, valdymo sistema gali konvertuoti signalą per galvanometro plokštę pagal pagrindinio kompiuterio programinės įrangos iš anksto nustatytą grafinį šabloną pagal nustatytą kelią ir greitai judėti ruošinio plokštumoje, kad sudarytų skenavimo trajektoriją.
5.1.2 Galvanometrinio suvirinimo jungčių klasifikacija:
1. Priekinis fokusavimo skenavimo lęšis
Pagal fokusavimo lęšio ir lazerinio galvanometro padėties santykį, galvanometro skenavimo režimą galima suskirstyti į priekinį fokusavimo skenavimą (1 pav. žemiau) ir galinį fokusavimo skenavimą (2 pav. žemiau). Dėl optinio kelio skirtumo, kai lazerio spindulys nukreipiamas į skirtingas pozicijas (skirtingas spindulio perdavimo atstumas), lazerio židinio paviršius ankstesnio fokusavimo režimo skenavimo proceso metu yra pusrutulio formos, kaip parodyta kairiajame paveikslėlyje. Po fokusavimo skenavimo metodas parodytas dešinėje esančiame paveikslėlyje. Objektyvo lęšis yra F plano lęšis. F plano veidrodis turi specialią optinę konstrukciją. Įdiegus optinę korekciją, lazerio spindulio pusrutulio židinio paviršių galima sureguliuoti į plokščią. Po fokusavimo skenavimas daugiausia tinka toms programoms, kurioms reikalingas didelis apdorojimo tikslumas ir mažas apdorojimo diapazonas, pavyzdžiui, lazeriniam žymėjimui, lazeriniam mikrostruktūrų suvirinimui ir kt.
2.Galinio fokusavimo skenavimo objektyvas
Didėjant skenavimo plotui, didėja ir f-teta lęšio diafragma. Dėl techninių ir medžiagų apribojimų didelės diafragmos f-teta lęšiai yra labai brangūs, todėl šis sprendimas nėra priimtinas. Objektyvo lęšio priekinio galvanometro skenavimo sistema kartu su šešių ašių robotu yra gana įgyvendinamas sprendimas, galintis sumažinti priklausomybę nuo galvanometro įrangos, pasižymintis dideliu sistemos tikslumu ir geru suderinamumu. Šį sprendimą priėmė dauguma integratorių. Adaptacija dažnai vadinama skraidančiu suvirinimu. Modulinių šynų suvirinimas, įskaitant polių valymą, turi skraidančius pritaikymus, kurie gali lanksčiai ir efektyviai padidinti apdorojimo plotį.
3.3D galvanometras:
Nesvarbu, ar tai yra priekinis, ar galinis fokusavimas, lazerio spindulio židinio negalima valdyti dinaminiam fokusavimui. Priekinio fokusavimo skenavimo režimu, kai apdorojamas ruošinys yra mažas, fokusavimo lęšis turi tam tikrą židinio gylio diapazoną, todėl jis gali atlikti fokusuotą skenavimą su mažu formatu. Tačiau, kai skenuojama plokštuma yra didelė, taškai šalia periferijos bus nefokusuoti ir negalės būti sufokusuoti į apdorojamo ruošinio paviršių, nes jis viršija lazerio fokusavimo gylio diapazoną. Todėl, kai lazerio spindulys turi būti gerai sufokusuotas bet kurioje skenavimo plokštumos padėtyje ir matymo laukas yra didelis, fiksuoto židinio nuotolio lęšio naudojimas negali patenkinti skenavimo reikalavimų. Dinaminio fokusavimo sistema yra optinių sistemų rinkinys, kurių židinio nuotolis gali keistis pagal poreikį. Todėl tyrėjai siūlo naudoti dinaminio fokusavimo lęšį, kad kompensuotų optinio kelio skirtumą, ir naudoti įgaubtą lęšį (spindulio plėtiklį), kad jis judėtų tiesiškai išilgai optinės ašies, kad valdytų fokusavimo padėtį ir pasiektų, kad apdorojamas paviršius dinamiškai kompensuotų optinio kelio skirtumą skirtingose padėtyse. Lyginant su 2D galvanometru, 3D galvanometro sudėtis daugiausia papildyta „Z ašies optine sistema“, todėl 3D galvanometras gali laisvai keisti fokusavimo padėtį suvirinimo proceso metu ir atlikti erdvinį išlenktų paviršių suvirinimą, nereikalaujant keisti nešiklio, pvz., staklės ir pan., kaip 2D galvanometro atveju. Roboto aukštis naudojamas suvirinimo fokusavimo padėčiai reguliuoti.
Įrašo laikas: 2024 m. gegužės 23 d.
