Đầu hội tụ sử dụng một thiết bị cơ khí làm bệ đỡ và di chuyển qua lại thông qua thiết bị cơ khí đó để thực hiện hàn các mối hàn có quỹ đạo khác nhau. Độ chính xác của mối hàn phụ thuộc vào độ chính xác của bộ truyền động, do đó có những vấn đề như độ chính xác thấp, tốc độ phản hồi chậm và quán tính lớn. Hệ thống quét điện kế sử dụng một động cơ để làm lệch thấu kính. Động cơ được dẫn động bởi một dòng điện nhất định và có ưu điểm là độ chính xác cao, quán tính nhỏ và phản hồi nhanh. Khi chùm tia sáng chiếu vào thấu kính điện kế, sự lệch của điện kế sẽ làm thay đổi góc phản xạ của 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. Đầu thẳng đứng được sử dụng trong hệ thống hàn robot là một ứng dụng dựa trên nguyên lý này.
Các thành phần chính củahệ thống quét điện kếHệ thống bao gồm bộ chuẩn trực mở rộng chùm tia, thấu kính hội tụ, gương quét hai trục XY, bảng điều khiển và hệ thống phần mềm máy tính chủ. Gương quét chủ yếu đề cập đến hai đầu quét gương XY, được điều khiển bởi các động cơ servo chuyển động tịnh tiến tốc độ cao. Hệ thống servo hai trục điều khiển gương quét hai trục XY dịch chuyển dọc theo trục X và trục Y tương ứng bằng cách gửi tín hiệu điều khiển đến các động cơ servo trục X và trục 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 thông qua bảng gương theo mẫu đồ họa được thiết lập sẵn của phần mềm máy tính chủ và chế độ đường dẫn đã thiết lập, và nhanh chóng di chuyển trên mặt phẳng của phôi để tạo thành quỹ đạo quét.
、
Dựa trên mối quan hệ vị trí giữa thấu kính hội tụ và gương điện kế laser, chế độ quét của gương điện kế có thể được chia thành quét hội tụ phía trước (hình bên trái) và quét hội tụ phía sau (hình bên phải). Do sự tồn tại của sự khác biệt về đường đi quang học khi chùm tia laser bị lệch đến các vị trí khác nhau (khoảng cách truyền tia khác nhau), mặt phẳng tiêu điểm laser trong quá trình quét hội tụ trước đó là một bề mặt cong hình bán cầu, như thể hiện trong hình bên trái. Phương pháp quét hội tụ phía sau được thể hiện trong hình bên phải, trong đó thấu kính mục tiêu là một thấu kính trường phẳng. Thấu kính trường phẳng có thiết kế quang học đặc biệt.
Bằng cách sử dụng hiệu chỉnh quang học, mặt phẳng tiêu điểm bán cầu của chùm tia laser có thể được điều chỉnh thành một mặt phẳng. Quét hội tụ ngược chủ yếu phù hợp với các ứng dụng yêu cầu độ chính xác gia công cao và phạm vi gia công nhỏ, chẳng hạn như khắc laser, hàn vi cấu trúc laser, v.v. Khi diện tích quét tăng lên, khẩu độ của thấu kính cũng tăng lên. Do những hạn chế về kỹ thuật và vật liệu, giá thành của các thấu kính khẩu độ lớn rất đắt, và giải pháp này không được chấp nhận. Sự kết hợp giữa hệ thống quét điện kế phía trước thấu kính mục tiêu và robot sáu trục là một giải pháp khả thi có thể giảm sự phụ thuộc vào thiết bị điện kế, đồng thời có thể đạt được độ chính xác hệ thống đáng kể và khả năng tương thích tốt. Giải pháp này đã được hầu hết các nhà tích hợp áp dụng, thường được gọi là hàn bay. Việc hàn thanh dẫn điện của mô-đun, bao gồm cả việc làm sạch cực, có các ứng dụng bay, có thể tăng định dạng gia công một cách linh hoạt và hiệu quả.
Dù là quét lấy nét phía trước hay phía sau, tiêu điểm của chùm tia laser không thể được điều khiển để lấy nét động. Đối với chế độ quét lấy nét phía trước, khi phôi cần gia công nhỏ, thấu kính hội tụ có một phạm vi độ sâu tiêu cự nhất định, do đó nó có thể thực hiện quét hội tụ với định dạng nhỏ. Tuy nhiên, khi mặt phẳng cần quét lớn, các điểm gần rìa sẽ bị mất nét và không thể được hội tụ trên bề mặt của phôi cần gia công vì nó vượt quá giới hạn trên và dưới của độ sâu tiêu cự laser. Do đó, khi cần chùm tia laser được hội tụ tốt tại bất kỳ vị trí nào trên mặt phẳng quét và trường nhìn lớn, 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 hệ thống quang học có tiêu cự có thể thay đổi khi cần thiết. Do đó, bằng cách sử dụng thấu kính lấy nét động để bù lại sự khác biệt về đường đi quang học, thấu kính lõm (bộ mở rộng chùm tia) di chuyển tuyến tính dọc theo trục quang học để điều khiển vị trí tiêu điểm, từ đó đạt được sự bù động cho sự khác biệt về đường đi quang học của bề mặt cần gia công ở các vị trí khác nhau. So với máy quét gương 2D, cấu tạo của máy quét gương 3D chủ yếu bổ sung thêm "hệ thống quang học trục Z", cho phép máy quét gương 3D tự do thay đổi vị trí tiêu điểm trong quá trình hàn và thực hiện hàn bề mặt cong trong không gian, mà không cần điều chỉnh vị trí tiêu điểm hàn bằng cách thay đổi chiều cao của giá đỡ như máy công cụ hoặc robot như máy quét gương 2D.
Hệ thống lấy nét động có thể thay đổi lượng làm mờ hậu cảnh, thay đổi kích thước điểm ảnh, thực hiện điều chỉnh lấy nét theo trục Z và xử lý ba chiều.
Khoảng cách làm việc được định nghĩa là khoảng cách từ mép cơ học phía trước nhất của thấu kính đến mặt phẳng tiêu điểm hoặc mặt phẳng quét của vật kính. Cần lưu ý không nhầm lẫn điều này với tiêu cự hiệu dụng (EFL) của vật kính. EFL được đo từ mặt phẳng chính, một mặt phẳng giả định mà toàn bộ hệ thống thấu kính được cho là khúc xạ trên đó, đến mặt phẳng tiêu điểm của hệ thống quang học.
Thời gian đăng bài: 04/06/2024
