Robottihitsausjärjestelmä – galvanometrihitsauspää

Kollimoiva tarkennuspää käyttää mekaanista laitetta tukialustana ja liikkuu edestakaisin mekaanisen laitteen läpi saavuttaakseen hitsauksen eri radoilla. Hitsaustarkkuus riippuu toimilaitteen tarkkuudesta, joten ongelmia aiheuttaa esimerkiksi alhainen tarkkuus, hidas vasteaika ja suuri inertia. Galvanometrin skannausjärjestelmä käyttää moottoria linssin ohjaamiseen. Moottoria käyttää tietty virta, ja sen etuna on korkea tarkkuus, pieni inertia ja nopea vasteaika. Kun valonsäde kohdistetaan galvanometrin linssiin, galvanometrin taipuma muuttaa lasersäteen heijastuskulmaa. Siksi lasersäde voi skannata minkä tahansa radan skannausnäkökentässä galvanometrijärjestelmän läpi. Robottihitsausjärjestelmässä käytetty pystysuora pää on tähän periaatteeseen perustuva sovellus.

Tärkeimmät osatgalvanometrin skannausjärjestelmäovat säteen laajennuskollimaattori, tarkennuslinssi, XY-kaksiakselinen skannaava galvanometri, ohjauskortti ja isäntätietokoneen ohjelmistojärjestelmä. Skannaava galvanometri viittaa pääasiassa kahteen XY-galvanometrin skannauspäähän, joita ohjaavat nopeat edestakaisin liikkuvat servomoottorit. Kaksiakselinen servojärjestelmä ohjaa XY-kaksiakselista skannaavaa galvanometriä taipumaan X- ja Y-akselien suuntaisesti lähettämällä komentosignaaleja X- ja Y-akselien servomoottoreille. Tällä tavoin XY-kaksiakselisen peililinssin yhdistetyn liikkeen kautta ohjausjärjestelmä voi muuntaa signaalin galvanometrikortin läpi isäntätietokoneen ohjelmiston esiasetettujen grafiikoiden mallin ja asetetun polkutilan mukaisesti ja liikkua nopeasti työkappaleen tasossa muodostaen skannausradan.

、

Tarkennuslinssin ja lasergalvanometrin välisen sijaintisuhteen mukaan galvanometrin skannaustila voidaan jakaa etutarkentavaan skannaukseen (vasen kuva) ja takatarkentavaan skannaukseen (oikea kuva). Koska optiset reitit vaihtelevat, kun lasersäde kääntyy eri asentoihin (säteen läpäisymatka on erilainen), laserin polttotaso edellisessä tarkennusskannausprosessissa on puolipallon muotoinen kaareva pinta, kuten vasemmassa kuvassa on esitetty. Takatarkennusskannausmenetelmä on esitetty oikeassa kuvassa, jossa objektiivi on tasokenttälinssi. Tasokenttälinssillä on erityinen optinen rakenne.

Robottihitsausjärjestelmä

Optisen korjauksen avulla lasersäteen puolipallon muotoinen polttotaso voidaan säätää tasolle. Takaisin tarkentava skannaus sopii pääasiassa sovelluksiin, joissa on korkeat käsittelytarkkuusvaatimukset ja pieni käsittelyalue, kuten lasermerkintä, lasermikrorakennehitsaus jne. Skannausalueen kasvaessa myös linssin aukko kasvaa. Teknisten ja materiaalirajoitusten vuoksi suuriaukkoisten flenssien hinta on erittäin korkea, eikä tätä ratkaisua hyväksytä. Galvanometrin skannausjärjestelmän ja kuusiakselisen robotin yhdistelmä objektiivin edessä on mahdollinen ratkaisu, joka voi vähentää riippuvuutta galvanometrilaitteistosta ja jolla voi olla huomattava järjestelmän tarkkuus ja hyvä yhteensopivuus. Useimmat integraattorit ovat ottaneet käyttöön tämän ratkaisun, jota usein kutsutaan lentäväksi hitsaukseksi. Moduulikiskon hitsaus, mukaan lukien navan puhdistus, sisältää lentäviä sovelluksia, jotka voivat joustavasti ja tehokkaasti lisätä käsittelymuotoa.

Olipa kyseessä sitten etu- tai takatarkennusskannaus, lasersäteen tarkennusta ei voida ohjata dynaamista tarkennusta varten. Etutarkennusskannaustilassa, kun käsiteltävä työkappale on pieni, tarkennuslinssillä on tietty polttovälialue, joten se voi suorittaa tarkennusskannauksen pienellä formaatilla. Kuitenkin, kun skannattava taso on suuri, reunojen lähellä olevat pisteet ovat epätarkkoja eivätkä niitä voida tarkentaa käsiteltävän työkappaleen pintaan, koska se ylittää laserin polttovälin ylä- ja alarajat. Siksi, kun lasersäteen on oltava hyvin tarkennettu missä tahansa skannaustasossa ja näkökenttä on laaja, kiinteän polttovälin objektiivin käyttö ei voi täyttää skannausvaatimuksia.

Dynaaminen tarkennusjärjestelmä on optinen järjestelmä, jonka polttoväliä voidaan muuttaa tarpeen mukaan. Siksi käyttämällä dynaamista tarkennuslinssiä optisen reittieron kompensoimiseen, kovera linssi (säteenlaajennin) liikkuu lineaarisesti optista akselia pitkin tarkennusasennon ohjaamiseksi, jolloin saavutetaan dynaaminen kompensaatio käsiteltävän pinnan optisen reittierolle eri kohdissa. Verrattuna 2D-galvanometriin, 3D-galvanometrin koostumuksessa on pääasiassa "Z-akselin optinen järjestelmä", jonka avulla 3D-galvanometri voi vapaasti muuttaa polttoasentoa hitsausprosessin aikana ja suorittaa spatiaalista kaarevien pintojen hitsausta ilman, että hitsauspolttoasentoa tarvitsee säätää muuttamalla kantoalustan, kuten työstökoneen tai robotin, korkeutta, kuten 2D-galvanometrissä.

Dynaaminen tarkennusjärjestelmä voi muuttaa epätarkennuksen määrää, muuttaa pisteen kokoa, toteuttaa Z-akselin tarkennuksen säädön ja kolmiulotteisen prosessoinnin.

Työskentelyetäisyys määritellään etäisyydeksi linssin etummaisesta mekaanisesta reunasta objektiivin polttotasoon tai skannaustasoon. Varo sekoittamasta tätä objektiivin efektiiviseen polttoväliin (EFL). Tämä mitataan päätasosta, hypoteettisesta tasosta, jossa koko linssijärjestelmän oletetaan taittuvan, optisen järjestelmän polttotasoon.