Máy quét laser, còn được gọi là điện kế laser, bao gồm đầu quét quang XY, bộ khuếch đại ổ đĩa điện tử và thấu kính phản xạ quang học. Tín hiệu do bộ điều khiển máy tính cung cấp điều khiển đầu quét quang học đi qua mạch khuếch đại điều khiển, từ đó điều khiển độ lệch của chùm tia laser trong mặt phẳng XY. Nói một cách đơn giản, điện kế là điện kế quét được sử dụng trong ngành công nghiệp laser. Thuật ngữ chuyên môn của nó được gọi là hệ thống quét điện kế quét tốc độ cao Galvo. Cái gọi là điện kế cũng có thể được gọi là ampe kế. Ý tưởng thiết kế của nó hoàn toàn tuân theo phương pháp thiết kế của một ampe kế. Ống kính thay thế kim và tín hiệu của đầu dò được thay thế bằng tín hiệu DC -5V-5V hoặc -10V-+10V do máy tính điều khiển. , để hoàn thành hành động được xác định trước. Giống như hệ thống quét gương quay, hệ thống điều khiển điển hình này sử dụng một cặp gương thu lại. Điểm khác biệt là động cơ bước điều khiển bộ ống kính này được thay thế bằng động cơ servo. Trong hệ thống điều khiển này, cảm biến vị trí được sử dụng. Ý tưởng thiết kế và vòng phản hồi âm tiếp tục đảm bảo độ chính xác của hệ thống, đồng thời tốc độ quét và độ chính xác định vị lặp lại của toàn bộ hệ thống đạt đến một cấp độ mới. Đầu đánh dấu quét điện kế chủ yếu bao gồm gương quét XY, thấu kính trường, điện kế và phần mềm đánh dấu điều khiển bằng máy tính. Chọn các thành phần quang học tương ứng theo các bước sóng laser khác nhau. Các tùy chọn liên quan còn bao gồm bộ mở rộng chùm tia laser, tia laser, v.v. Trong hệ thống trình diễn laser, dạng sóng quét quang học là quét vectơ và tốc độ quét của hệ thống quyết định độ ổn định của mẫu laser. Trong những năm gần đây, máy quét tốc độ cao đã được phát triển, với tốc độ quét đạt 45.000 điểm/giây, giúp có thể trình diễn các hoạt ảnh laser phức tạp.
5.1 Mối hàn điện kế laser
5.1.1 Định nghĩa và cấu tạo của mối hàn điện kế:
Đầu lấy nét chuẩn trực sử dụng một thiết bị cơ khí làm bệ đỡ. Thiết bị cơ khí di chuyển qua lại để đạt được khả năng hàn các mối hàn có quỹ đạo khác nhau. Độ chính xác của hàn phụ thuộc vào độ chính xác của bộ truyền động nên có các vấn đề như độ chính xác thấp, tốc độ phản hồi chậm, quán tính lớn. Hệ thống quét điện kế sử dụng một động cơ để mang thấu kính làm lệch hướng. Động cơ được điều khiển bởi một dòng điện nhất định và có ưu điểm là độ chính xác cao, quán tính nhỏ và phản ứng nhanh. Khi chùm tia được chiếu vào thấu kính điện kế, độ lệch của điện kế sẽ làm thay đổi chùm tia laser. Do đó, chùm tia laser có thể quét bất kỳ quỹ đạo nào trong trường nhìn quét thông qua hệ thống điện kế.
Các thành phần chính của hệ thống quét điện kế là ống chuẩn trực mở rộng chùm tia, thấu kính hội tụ, điện kế quét hai trục XY, bảng điều khiển và hệ thống phần mềm máy tính chủ. Điện kế quét chủ yếu đề cập đến hai đầu quét điện kế XY, được điều khiển bởi động cơ servo chuyển động qua lại tốc độ cao. Hệ thống servo trục kép điều khiển điện kế quét trục kép XY lệch dọc theo trục X và trục Y tương ứng bằng cách gửi tín hiệu lệnh đến động cơ servo trục X và Y. Bằng cách này, thông qua chuyển động kết hợp của thấu kính gương hai trục XY, hệ thống điều khiển có thể chuyển đổi tín hiệu qua bảng điện kế theo mẫu đồ họa cài sẵn của phần mềm máy tính chủ theo đường dẫn đã đặt và nhanh chóng di chuyển trên mặt phẳng phôi để tạo thành quỹ đạo quét.
5.1.2 Phân loại mối hàn điện kế:
1. Ống kính quét lấy nét phía trước
Theo mối quan hệ vị trí giữa thấu kính hội tụ và điện kế laser, chế độ quét của điện kế có thể được chia thành quét lấy nét phía trước (Hình 1 bên dưới) và quét lấy nét phía sau (Hình 2 bên dưới). Do tồn tại sự chênh lệch đường quang khi chùm tia laser bị lệch đến các vị trí khác nhau (khoảng cách truyền chùm tia khác nhau), bề mặt tiêu điểm của tia laser trong quá trình quét ở chế độ lấy nét trước đó là bề mặt bán cầu, như minh họa trong hình bên trái. Phương pháp quét lấy nét sau được hiển thị trong hình bên phải. Vật kính là thấu kính F-plan. Gương F-plan có thiết kế quang học đặc biệt. Bằng cách áp dụng hiệu chỉnh quang học, bề mặt tiêu cự hình bán cầu của chùm tia laser có thể được điều chỉnh thành phẳng. Quét lấy nét sau chủ yếu phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác xử lý cao và phạm vi xử lý nhỏ, chẳng hạn như đánh dấu bằng laser, hàn vi cấu trúc bằng laser, v.v.
2.Ống kính quét lấy nét phía sau
Khi vùng quét tăng lên, khẩu độ của ống kính f-theta cũng tăng lên. Do những hạn chế về kỹ thuật và vật liệu, ống kính f-theta khẩu độ lớn rất đắt tiền và giải pháp này không được chấp nhận. Hệ thống quét điện kế phía trước vật kính kết hợp với robot sáu trục là giải pháp tương đối khả thi, có thể giảm sự phụ thuộc vào thiết bị điện kế, có độ chính xác hệ thống đáng kể và có khả năng tương thích tốt. Giải pháp này đã được hầu hết các nhà tích hợp áp dụng. Thông qua, thường được gọi là hàn chuyến bay. Việc hàn thanh cái mô-đun, bao gồm cả việc làm sạch cực, có các ứng dụng bay, có thể tăng chiều rộng xử lý một cách linh hoạt và hiệu quả.
Điện kế 3.3D:
Bất kể đó là quét lấy nét phía trước hay quét lấy nét phía sau, tiêu điểm của chùm tia laser đều không thể được kiểm soát để lấy nét động. Đối với chế độ quét lấy nét phía trước, khi phôi cần xử lý có kích thước nhỏ, thấu kính lấy nét có phạm vi độ sâu tiêu cự nhất định nên có thể thực hiện quét lấy nét với định dạng nhỏ. Tuy nhiên, khi mặt phẳng cần quét có kích thước lớn, các điểm gần ngoại vi sẽ bị mất nét và không thể lấy nét trên bề mặt phôi cần gia công vì vượt quá phạm vi độ sâu của tiêu điểm laser. Vì vậy, khi yêu cầu chùm tia laser phải hội tụ tốt ở bất kỳ vị trí nào trên mặt phẳng quét và trường nhìn rộng thì việc sử dụng thấu kính có tiêu cự cố định không thể đáp ứng được yêu cầu quét. Hệ thống lấy nét động là một tập hợp các hệ thống quang học có tiêu cự có thể thay đổi khi cần thiết. Do đó, các nhà nghiên cứu đề xuất sử dụng thấu kính lấy nét động để bù cho sự chênh lệch đường quang và sử dụng thấu kính lõm (bộ giãn nở chùm tia) để di chuyển tuyến tính dọc theo trục quang để kiểm soát vị trí tiêu cự và đạt được bề mặt cần xử lý bù linh hoạt cho quang học. sự khác biệt về đường đi ở các vị trí khác nhau. So với điện kế 2D, thành phần của điện kế 3D chủ yếu bổ sung thêm “hệ thống quang học trục Z”, để điện kế 3D có thể tự do thay đổi vị trí tiêu cự trong quá trình hàn và thực hiện hàn bề mặt cong không gian mà không cần thay đổi vật mang như máy công cụ, v.v. như điện kế 2D. Chiều cao của robot dùng để điều chỉnh vị trí tiêu điểm hàn.
Thời gian đăng: 23-05-2024
