ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกัลวาโนมิเตอร์แบบเลเซอร์

เครื่องสแกนเลเซอร์หรือที่เรียกว่าเลเซอร์กัลวาโนมิเตอร์ ประกอบด้วยหัวสแกนแบบออปติคอล XY เครื่องขยายสัญญาณไดรฟ์แบบอิเล็กทรอนิกส์ และเลนส์สะท้อนแสง สัญญาณที่ได้รับจากตัวควบคุมคอมพิวเตอร์จะขับเคลื่อนหัวสแกนแบบออปติคัลผ่านวงจรแอมพลิฟายเออร์สำหรับการขับขี่ ดังนั้นจึงควบคุมการโก่งตัวของลำแสงเลเซอร์ในระนาบ XY พูดง่ายๆ ก็คือ กัลวาโนมิเตอร์คือกัลวาโนมิเตอร์แบบสแกนที่ใช้ในอุตสาหกรรมเลเซอร์ คำศัพท์เฉพาะทางเรียกว่าระบบสแกนกัลวาโนมิเตอร์กัลวาโนมิเตอร์ความเร็วสูง กัลวาโนมิเตอร์ที่เรียกว่าสามารถเรียกได้ว่าเป็นแอมมิเตอร์ แนวคิดการออกแบบเป็นไปตามวิธีการออกแบบของแอมป์มิเตอร์อย่างสมบูรณ์ เลนส์แทนที่เข็ม และสัญญาณของโพรบจะถูกแทนที่ด้วยสัญญาณ DC -5V-5V หรือ -10V-+10V DC ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อดำเนินการตามที่กำหนดไว้ให้เสร็จสิ้น เช่นเดียวกับระบบสแกนกระจกหมุน ระบบควบคุมทั่วไปนี้ใช้กระจกมองข้างคู่หนึ่ง ข้อแตกต่างก็คือสเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่ขับเคลื่อนชุดเลนส์นี้จะถูกแทนที่ด้วยเซอร์โวมอเตอร์ ในระบบควบคุมนี้ มีการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง แนวคิดการออกแบบและวงจรป้อนกลับเชิงลบช่วยให้มั่นใจในความถูกต้องของระบบยิ่งขึ้น และความเร็วในการสแกนและความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำของทั้งระบบจะก้าวไปสู่ระดับใหม่ หัวมาร์กสแกนกัลวาโนมิเตอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยกระจกสแกน XY, เลนส์ฟิลด์, กัลวาโนมิเตอร์ และซอฟต์แวร์มาร์กที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ เลือกส่วนประกอบทางแสงที่สอดคล้องกันตามความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ตัวเลือกที่เกี่ยวข้องยังรวมถึงเครื่องขยายลำแสงเลเซอร์ เลเซอร์ ฯลฯ ในระบบสาธิตเลเซอร์ รูปคลื่นของการสแกนด้วยแสงจะเป็นการสแกนแบบเวกเตอร์ และความเร็วในการสแกนของระบบจะกำหนดความเสถียรของรูปแบบเลเซอร์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีการพัฒนาเครื่องสแกนความเร็วสูง โดยมีความเร็วในการสแกนสูงถึง 45,000 จุด/วินาที ทำให้สามารถแสดงภาพเคลื่อนไหวเลเซอร์ที่ซับซ้อนได้

5.1 ข้อต่อการเชื่อมด้วยเลเซอร์กัลวาโนมิเตอร์

5.1.1 ความหมายและองค์ประกอบของข้อต่อเชื่อมกัลวาโนมิเตอร์:

หัวโฟกัสแบบคอลลิเมชั่นใช้อุปกรณ์กลไกเป็นฐานรองรับ อุปกรณ์ทางกลจะเคลื่อนที่ไปมาเพื่อให้เกิดการเชื่อมแนวเชื่อมแนววิถีที่แตกต่างกัน ความแม่นยำในการเชื่อมขึ้นอยู่กับความแม่นยำของแอคชูเอเตอร์ ดังนั้นจึงมีปัญหา เช่น ความแม่นยำต่ำ ความเร็วในการตอบสนองช้า และความเฉื่อยขนาดใหญ่ ระบบสแกนกัลวาโนมิเตอร์ใช้มอเตอร์ในการส่งเลนส์เพื่อการโก่งตัว มอเตอร์ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งและมีข้อดีคือมีความแม่นยำสูง ความเฉื่อยต่ำ และการตอบสนองที่รวดเร็ว เมื่อลำแสงส่องสว่างบนเลนส์กัลวาโนมิเตอร์ การโก่งตัวของกัลวาโนมิเตอร์จะเปลี่ยนลำแสงเลเซอร์ ดังนั้นลำแสงเลเซอร์จึงสามารถสแกนวิถีใดๆ ในขอบเขตการมองเห็นการสแกนผ่านระบบกัลวาโนมิเตอร์

ส่วนประกอบหลักของระบบสแกนกัลวาโนมิเตอร์คือคอลลิเมเตอร์ขยายลำแสง เลนส์โฟกัส กัลวาโนมิเตอร์สแกนสองแกน XY แผงควบคุม และระบบซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์โฮสต์ กัลวาโนมิเตอร์การสแกนส่วนใหญ่หมายถึงหัวสแกนกัลวาโนมิเตอร์ XY สองตัว ซึ่งขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมอเตอร์แบบลูกสูบความเร็วสูง ระบบเซอร์โวแบบสองแกนจะขับเคลื่อนกัลวาโนมิเตอร์การสแกนแบบสองแกน XY เพื่อเบี่ยงเบนไปตามแกน X และแกน Y ตามลำดับ โดยการส่งสัญญาณคำสั่งไปยังเซอร์โวมอเตอร์แกน X และ Y ด้วยวิธีนี้ ด้วยการเคลื่อนไหวรวมกันของเลนส์กระจกสองแกน XY ระบบควบคุมสามารถแปลงสัญญาณผ่านบอร์ดกัลวาโนมิเตอร์ตามเทมเพลตกราฟิกที่ตั้งไว้ล่วงหน้าของซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์โฮสต์ตามเส้นทางที่ตั้งไว้ และเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วบน ระนาบชิ้นงานเพื่อสร้างวิถีการสแกน

5.1.2 การจำแนกประเภทของข้อต่อการเชื่อมกัลวาโนมิเตอร์:

1. เลนส์สแกนโฟกัสด้านหน้า

ตามความสัมพันธ์ของตำแหน่งระหว่างเลนส์โฟกัสและกัลวาโนมิเตอร์แบบเลเซอร์ โหมดการสแกนของกัลวาโนมิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นการสแกนแบบโฟกัสด้านหน้า (รูปที่ 1 ด้านล่าง) และการสแกนแบบโฟกัสด้านหลัง (รูปที่ 2 ด้านล่าง) เนื่องจากมีความแตกต่างของเส้นทางแสงเมื่อลำแสงเลเซอร์ถูกเบี่ยงเบนไปยังตำแหน่งที่แตกต่างกัน (ระยะการส่งผ่านลำแสงแตกต่างกัน) พื้นผิวโฟกัสของเลเซอร์ในระหว่างกระบวนการสแกนโหมดโฟกัสก่อนหน้าจึงเป็นพื้นผิวครึ่งทรงกลม ดังแสดงในรูปด้านซ้าย วิธีการสแกนหลังโฟกัสจะแสดงอยู่ในภาพด้านขวา เลนส์ใกล้วัตถุเป็นเลนส์แผน F กระจก F-plan มีการออกแบบด้านการมองเห็นแบบพิเศษ ด้วยการแนะนำการแก้ไขด้วยแสง ทำให้สามารถปรับพื้นผิวโฟกัสครึ่งทรงกลมของลำแสงเลเซอร์ให้เรียบได้ การสแกนหลังโฟกัสส่วนใหญ่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการความแม่นยำในการประมวลผลสูงและช่วงการประมวลผลน้อย เช่น การมาร์กด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์โครงสร้างจุลภาค เป็นต้น

2.เลนส์สแกนโฟกัสด้านหลัง

เมื่อพื้นที่การสแกนเพิ่มขึ้น รูรับแสงของเลนส์ f-theta ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน เนื่องจากข้อจำกัดด้านเทคนิคและวัสดุ เลนส์ f-theta รูรับแสงกว้างจึงมีราคาแพงมาก และไม่ยอมรับวิธีแก้ปัญหานี้ ระบบสแกนกัลวาโนมิเตอร์ด้านหน้าเลนส์ใกล้วัตถุรวมกับหุ่นยนต์หกแกนเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ค่อนข้างเป็นไปได้ ซึ่งสามารถลดการพึ่งพาอุปกรณ์กัลวาโนมิเตอร์ มีความแม่นยำของระบบในระดับหนึ่ง และมีความเข้ากันได้ดี โซลูชันนี้ได้รับการยอมรับจากผู้ประกอบระบบส่วนใหญ่ นำมาใช้มักเรียกว่าการเชื่อมการบิน การเชื่อมบัสบาร์ของโมดูล รวมถึงการทำความสะอาดเสา มีการใช้งานในการบิน ซึ่งสามารถเพิ่มความกว้างในการประมวลผลได้อย่างยืดหยุ่นและมีประสิทธิภาพ

กัลวาโนมิเตอร์ 3.3D:

ไม่ว่าจะเป็นการสแกนแบบโฟกัสด้านหน้าหรือแบบโฟกัสด้านหลัง โฟกัสของลำแสงเลเซอร์ไม่สามารถควบคุมสำหรับการโฟกัสแบบไดนามิกได้ สำหรับโหมดการสแกนโฟกัสด้านหน้า เมื่อชิ้นงานที่จะประมวลผลมีขนาดเล็ก เลนส์โฟกัสจะมีช่วงความลึกโฟกัสที่แน่นอน ดังนั้นจึงสามารถทำการสแกนโฟกัสด้วยรูปแบบขนาดเล็กได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อระนาบที่จะสแกนมีขนาดใหญ่ จุดที่อยู่ใกล้ขอบจะไม่อยู่ในโฟกัสและไม่สามารถโฟกัสไปที่พื้นผิวของชิ้นงานที่จะประมวลผลได้ เนื่องจากเกินช่วงความลึกของการโฟกัสด้วยเลเซอร์ ดังนั้น เมื่อจำเป็นต้องโฟกัสลำแสงเลเซอร์อย่างดีที่ตำแหน่งใดๆ บนระนาบการสแกนและขอบเขตการมองเห็นกว้าง การใช้เลนส์ทางยาวโฟกัสคงที่จึงไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดในการสแกนได้ ระบบโฟกัสแบบไดนามิกคือชุดของระบบออพติคัลที่ความยาวโฟกัสสามารถเปลี่ยนได้ตามต้องการ ดังนั้น นักวิจัยจึงเสนอให้ใช้เลนส์โฟกัสแบบไดนามิกเพื่อชดเชยความแตกต่างของเส้นทางแสง และใช้เลนส์เว้า (ตัวขยายลำแสง) เพื่อเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงไปตามแกนแสงเพื่อควบคุมตำแหน่งโฟกัสและบรรลุถึงพื้นผิวที่จะประมวลผลจะชดเชยแสงแบบไดนามิก ความแตกต่างเส้นทางในตำแหน่งที่แตกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบกับกัลวาโนมิเตอร์ 2 มิติ องค์ประกอบของกัลวาโนมิเตอร์ 3 มิติจะเพิ่ม "ระบบออปติคัลแกน Z" เป็นหลัก เพื่อให้กัลวาโนมิเตอร์ 3 มิติสามารถเปลี่ยนตำแหน่งโฟกัสได้อย่างอิสระในระหว่างกระบวนการเชื่อม และทำการเชื่อมพื้นผิวโค้งเชิงพื้นที่ โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน ตัวพา เช่น เครื่องมือกล ฯลฯ เช่น กัลวาโนมิเตอร์ 2 มิติ ความสูงของหุ่นยนต์ใช้เพื่อปรับตำแหน่งโฟกัสในการเชื่อม