Lazer tarayıcı, diğer adıyla lazer galvanometre, XY optik tarama başlığı, elektronik sürücü amplifikatörü ve optik yansıtma merceğinden oluşur. Bilgisayar kontrol ünitesi tarafından sağlanan sinyal, sürücü amplifikatör devresi aracılığıyla optik tarama başlığını çalıştırarak lazer ışınının XY düzlemindeki sapmasını kontrol eder. Basitçe söylemek gerekirse, galvanometre lazer endüstrisinde kullanılan bir tarama galvanometresidir. Profesyonel terimi yüksek hızlı tarama galvanometresi veya Galvo tarama sistemidir. Sözde galvanometreye ampermetre de denilebilir. Tasarım fikri tamamen ampermetrenin tasarım yöntemini takip eder. Mercek ibrenin yerini alır ve probun sinyali, bilgisayar kontrollü -5V-5V veya -10V-+10V DC sinyali ile değiştirilir ve önceden belirlenmiş işlem tamamlanır. Döner ayna tarama sistemi gibi, bu tipik kontrol sistemi de bir çift geri çekilebilir ayna kullanır. Fark, bu mercek setini çalıştıran step motorun yerine servo motorun kullanılmasıdır. Bu kontrol sisteminde, konum sensörü kullanılır ve negatif geri besleme döngüsü tasarım fikri, sistemin doğruluğunu daha da güvence altına alır ve tüm sistemin tarama hızı ve tekrarlanan konumlandırma doğruluğu yeni bir seviyeye ulaşır. Galvanometre tarama işaretleme başlığı esas olarak XY tarama aynası, alan merceği, galvanometre ve bilgisayar kontrollü işaretleme yazılımından oluşur. Farklı lazer dalga boylarına göre ilgili optik bileşenler seçilir. İlgili seçenekler arasında lazer ışın genişleticiler, lazerler vb. de bulunur. Lazer gösterim sisteminde, optik taramanın dalga formu vektör taramasıdır ve sistemin tarama hızı, lazer deseninin kararlılığını belirler. Son yıllarda, saniyede 45.000 noktaya ulaşan tarama hızlarına sahip yüksek hızlı tarayıcılar geliştirilmiş ve karmaşık lazer animasyonlarının gösterilmesi mümkün hale gelmiştir.
5.1 Lazer galvanometre kaynaklı bağlantı
5.1.1 Galvanometre kaynaklı bağlantının tanımı ve bileşimi:
Kolimasyon odaklama başlığı, destek platformu olarak mekanik bir cihaz kullanır. Mekanik cihaz, farklı yörünge kaynaklarının elde edilmesi için ileri geri hareket eder. Kaynak doğruluğu, aktüatörün doğruluğuna bağlıdır, bu nedenle düşük doğruluk, yavaş tepki hızı ve büyük atalet gibi sorunlar vardır. Galvanometre tarama sistemi, merceğin sapması için bir motor kullanır. Motor belirli bir akımla çalıştırılır ve yüksek hassasiyet, küçük atalet ve hızlı tepki avantajlarına sahiptir. Işın galvanometre merceğine vurduğunda, galvanometrenin sapması lazer ışınını değiştirir. Bu nedenle, lazer ışını galvanometre sistemi aracılığıyla tarama görüş alanındaki herhangi bir yörüngeyi tarayabilir.
Galvanometre tarama sisteminin ana bileşenleri ışın genişletme kolimatörü, odaklama merceği, XY iki eksenli tarama galvanometresi, kontrol panosu ve ana bilgisayar yazılım sistemidir. Tarama galvanometresi esas olarak yüksek hızlı karşılıklı hareketli servo motorlarla tahrik edilen iki XY galvanometre tarama başlığını ifade eder. Çift eksenli servo sistemi, X ve Y eksenli servo motorlara komut sinyalleri göndererek XY iki eksenli tarama galvanometresini sırasıyla X ve Y eksenleri boyunca hareket ettirir. Bu şekilde, XY iki eksenli ayna merceğinin birleşik hareketiyle, kontrol sistemi, ana bilgisayar yazılımının önceden ayarlanmış grafik şablonuna göre galvanometre panosu üzerinden sinyali ayarlanan yola göre dönüştürebilir ve iş parçası düzleminde hızlı bir şekilde hareket ederek bir tarama yörüngesi oluşturabilir.
5.1.2 Galvanometre kaynaklı bağlantıların sınıflandırılması:
1. Önden odaklamalı tarama merceği
Odaklama merceği ile lazer galvanometresi arasındaki konum ilişkisine göre, galvanometrenin tarama modu önden odaklamalı tarama (aşağıdaki Şekil 1) ve arkadan odaklamalı tarama (aşağıdaki Şekil 2) olarak ikiye ayrılabilir. Lazer ışını farklı konumlara saptırıldığında optik yol farkının varlığı nedeniyle (ışın iletim mesafesi farklıdır), önceki odaklamalı mod tarama işlemi sırasında lazer odak yüzeyi, soldaki şekilde gösterildiği gibi yarım küre şeklindedir. Sağdaki resimde odaklama sonrası tarama yöntemi gösterilmektedir. Objektif mercek bir F-düzlem merceğidir. F-düzlem aynası özel bir optik tasarıma sahiptir. Optik düzeltme uygulanarak, lazer ışınının yarım küre şeklindeki odak yüzeyi düz hale getirilebilir. Odaklama sonrası tarama, lazer markalama, lazer mikro yapı kaynağı vb. gibi yüksek işlem doğruluğu ve küçük işlem aralığı gerektiren uygulamalar için uygundur.
2.Arka odaklama tarama merceği
Tarama alanı arttıkça, f-teta lensin diyaframı da artar. Teknik ve malzeme sınırlamaları nedeniyle, geniş diyaframlı f-teta lensler çok pahalıdır ve bu çözüm kabul görmemektedir. Altı eksenli robotla birleştirilmiş objektif lens önü galvanometre tarama sistemi, galvanometre ekipmanına olan bağımlılığı azaltabilen, önemli ölçüde sistem doğruluğuna sahip ve iyi uyumluluğa sahip nispeten uygulanabilir bir çözümdür. Bu çözüm çoğu entegratör tarafından benimsenmiştir. Genellikle uçuş kaynağı olarak adlandırılan modül bara kaynağı, kutup temizliği de dahil olmak üzere uçuş uygulamalarına sahiptir ve işleme genişliğini esnek ve verimli bir şekilde artırabilir.
3.3D galvanometre:
İster ön odaklı tarama ister arka odaklı tarama olsun, dinamik odaklama için lazer ışınının odağı kontrol edilemez. Ön odaklı tarama modunda, işlenecek iş parçası küçük olduğunda, odaklama merceğinin belirli bir odak derinliği aralığı vardır, bu nedenle küçük formatta odaklı tarama yapılabilir. Bununla birlikte, taranacak düzlem büyük olduğunda, çevreye yakın noktalar odak dışı kalır ve lazer odağının derinlik aralığını aştığı için işlenecek iş parçasının yüzeyine odaklanamaz. Bu nedenle, lazer ışınının tarama düzlemindeki herhangi bir konumda iyi odaklanması ve görüş alanının geniş olması gerektiğinde, sabit odak uzunluğuna sahip bir merceğin kullanılması tarama gereksinimlerini karşılayamaz. Dinamik odaklama sistemi, odak uzunluğu gerektiği gibi değiştirilebilen bir dizi optik sistemdir. Bu nedenle, araştırmacılar optik yol farkını telafi etmek için dinamik bir odaklama merceği kullanmayı ve odak konumunu kontrol etmek ve işlenecek yüzeyin farklı konumlardaki optik yol farkını dinamik olarak telafi etmesini sağlamak için optik eksen boyunca doğrusal olarak hareket eden bir içbükey mercek (ışın genişletici) kullanmayı önermektedir. 2 boyutlu galvanometreye kıyasla, 3 boyutlu galvanometrenin yapısı esas olarak bir "Z ekseni optik sistemi" eklenmesiyle oluşturulmuştur; böylece 3 boyutlu galvanometre, kaynak işlemi sırasında odak konumunu serbestçe değiştirebilir ve uzamsal kavisli yüzey kaynağı yapabilir; 2 boyutlu galvanometrede olduğu gibi takım tezgahı gibi bir taşıyıcıyı değiştirmeye gerek kalmaz. Kaynak odak konumunu ayarlamak için robotun yüksekliği kullanılır.
Yayın tarihi: 23 Mayıs 2024
