レーザー検流計の紹介

レーザー スキャナはレーザー ガルバノメータとも呼ばれ、XY 光学走査ヘッド、電子駆動アンプ、光学反射レンズで構成されています。コンピュータコントローラによって提供される信号は、駆動増幅回路を介して光走査ヘッドを駆動し、それによってXY平面内のレーザビームの偏向を制御します。簡単に言えば、検流計はレーザー産業で使用される走査型検流計です。専門用語では高速走査ガルバノメータガルボスキャニングシステムといいます。いわゆる検流計は電流計とも呼ばれます。その設計思想は電流計の設計手法を完全に踏襲しています。レンズは針の代わりとなり、プローブの信号はコンピュータ制御の -5V ～ 5V または -10V ～ +10V の DC 信号に置き換えられます。、所定のアクションを完了します。回転ミラー走査システムと同様に、この典型的な制御システムは一対の格納ミラーを使用します。違いは、このレンズのセットを駆動するステッピング モーターがサーボ モーターに置き換えられていることです。この制御システムでは、位置センサーが使用されています。負帰還ループの設計思想により、システムの精度がさらに確保され、システム全体のスキャン速度と繰り返し位置決め精度が新たなレベルに達します。検流計走査マーキング ヘッドは、主に XY 走査ミラー、フィールド レンズ、検流計、およびコンピュータ制御のマーキング ソフトウェアで構成されています。さまざまなレーザー波長に応じて、対応する光学コンポーネントを選択します。関連オプションには、レーザー ビーム エキスパンダー、レーザーなども含まれます。レーザー デモンストレーション システムでは、光学スキャンの波形はベクトル スキャンであり、システムのスキャン速度によってレーザー パターンの安定性が決まります。近年、スキャン速度が 45,000 ポイント/秒に達する高速スキャナが開発され、複雑なレーザー アニメーションのデモンストレーションが可能になりました。

5.1 レーザー検流計溶接継手

5.1.1 検流計溶接継手の定義と構成:

コリメーション集束ヘッドは、支持プラットフォームとして機械装置を使用します。機械装置は前後に移動して、異なる軌道の溶接を実現します。溶接精度はアクチュエータの精度に依存するため、精度が低い、応答速度が遅い、慣性が大きいなどの問題があります。検流計走査システムは、モーターを使用してレンズを偏向させます。モーターは一定の電流で駆動され、高精度、小さい慣性、高速応答などの利点があります。ビームが検流計レンズに照射されると、検流計の偏向によってレーザー ビームが変化します。したがって、レーザービームはガルバノメーターシステムを介して走査視野内の任意の軌道を走査できます。

検流計走査システムの主なコンポーネントは、ビーム拡張コリメータ、集束レンズ、XY 2 軸走査検流計、制御ボード、ホスト コンピュータ ソフトウェア システムです。走査検流計は主に、高速往復サーボ モーターによって駆動される 2 つの XY 検流計走査ヘッドを指します。2 軸サーボ システムは、コマンド信号を X 軸と Y 軸のサーボ モーターに送信することにより、XY 2 軸走査検流計を駆動してそれぞれ X 軸と Y 軸に沿って偏向します。このようにして、XY 2 軸ミラー レンズの組み合わせ動作により、制御システムは、設定されたパスに従ってホスト コンピューター ソフトウェアの事前設定されたグラフィック テンプレートに従って検流計ボードを介して信号を変換し、設定されたパス上を迅速に移動することができます。ワークピース平面を走査軌道を形成します。

5.1.2 検流計溶接継手の分類:

1. フロントフォーカス走査レンズ

集光レンズとレーザーガルバノメータの位置関係により、ガルバノメータの走査モードは前方フォーカス走査（下図1）と後方フォーカシング走査（下図2）に分けられます。レーザービームが異なる位置に偏向される（ビーム伝送距離が異なる）場合の光路差の存在により、前のフォーカシングモードスキャンプロセス中のレーザー焦点面は、左図に示すように半球面になります。フォーカス後のスキャン方法を右の図に示します。対物レンズはFプランレンズです。F プランミラーは特殊な光学設計を採用しています。光学補正を導入することで、レーザー光の半球状の焦点面を平坦に調整することができます。ポストフォーカススキャンは主に、レーザーマーキング、レーザー微細構造溶接など、高い加工精度と小さな加工範囲を必要とするアプリケーションに適しています。

2.リアフォーカス走査レンズ

スキャン領域が増加すると、f-θ レンズの口径も増加します。技術的および材料的な制限により、大口径 f-θ レンズは非常に高価であり、この解決策は受け入れられません。6軸ロボットと組み合わせた対物レンズフロントガルバノメータスキャンシステムは、比較的実現可能なソリューションであり、ガルバノメータ装置への依存を軽減でき、システム精度がかなり高く、互換性も良好です。このソリューションは、ほとんどのインテグレーターによって採用されています。フライトウェルディングと呼ばれることが多い溶接を採用します。ポールクリーニングを含むモジュールバスバーの溶接にはフライトアプリケーションがあり、柔軟かつ効率的に加工幅を増やすことができます。

3.3D検流計:

フロントフォーカススキャンでもリアフォーカススキャンでも、レーザービームの焦点を制御してダイナミックフォーカスを行うことはできません。フロントフォーカススキャンモードでは、加工対象のワークが小さい場合、集束レンズに一定の焦点深度範囲があるため、小型フォーマットでのフォーカススキャンが可能です。しかし、走査面が大きい場合、レーザ焦点の深さの範囲を超えるため、外周付近の点は焦点が合わず、加工対象の表面に焦点を合わせることができません。したがって、走査面上の任意の位置にレーザービームを十分に集束させる必要があり、視野が広い場合、固定焦点レンズの使用では走査要件を満たすことができません。ダイナミックフォーカシングシステムは、必要に応じて焦点距離を変更できる一連の光学システムです。そこで研究者らは、ダイナミックフォーカシングレンズを使用して光路差を補償し、凹レンズ（ビームエキスパンダー）を使用して光軸に沿って直線的に移動させて焦点位置を制御し、加工面での光路差を動的に補償することを提案しています。異なる位置でのパスの違い。2D ガルバノメータと比較して、3D ガルバノメータの構成は主に「Z 軸光学系」を追加しているため、溶接プロセス中に焦点位置を自由に変更し、変更することなく空間曲面溶接を行うことができます。 2D検流計と同様に工作機械などのキャリアに使用されます。ロボットの高さにより溶接フォーカス位置を調整します。