مقدمة إلى الجلفانومتر الليزر

يتكون الماسح الضوئي الليزري، والذي يُسمى أيضًا الجلفانومتر الليزري، من رأس المسح الضوئي XY ومضخم المحرك الإلكتروني وعدسة الانعكاس البصري. تعمل الإشارة التي توفرها وحدة التحكم بالكمبيوتر على تشغيل رأس المسح الضوئي عبر دائرة مضخم القيادة، وبالتالي التحكم في انحراف شعاع الليزر في المستوى XY. ببساطة، الجلفانومتر هو جلفانومتر مسح يستخدم في صناعة الليزر. يُطلق على مصطلحها المهني اسم نظام مسح الجلفانومتر عالي السرعة Galvo. يمكن أيضًا تسمية ما يسمى بالجلفانومتر بمقياس التيار الكهربائي. فكرة تصميمها تتبع تمامًا طريقة تصميم مقياس التيار الكهربائي. تحل العدسة محل الإبرة، ويتم استبدال إشارة المسبار بإشارة -5V-5V أو -10V-+10V DC يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر. ، لإكمال الإجراء المحدد مسبقًا. مثل نظام مسح المرآة الدوارة، يستخدم نظام التحكم النموذجي هذا زوجًا من المرايا القابلة للسحب. الفرق هو أن المحرك السائر الذي يحرك هذه المجموعة من العدسات يتم استبداله بمحرك سيرفو. في نظام التحكم هذا، يتم استخدام مستشعر الموضع. وتضمن فكرة التصميم وحلقة التغذية المرتدة السلبية دقة النظام، وتصل سرعة المسح ودقة تحديد المواقع المتكررة للنظام بأكمله إلى مستوى جديد. يتكون رأس وضع العلامات لمسح الجلفانومتر بشكل أساسي من مرآة المسح XY، وعدسة المجال، والجلفانومتر، وبرنامج وضع العلامات الذي يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر. حدد المكونات البصرية المقابلة وفقا لأطوال موجات الليزر المختلفة. تشمل الخيارات ذات الصلة أيضًا موسعات شعاع الليزر، والليزر، وما إلى ذلك. في نظام العرض التوضيحي بالليزر، يكون الشكل الموجي للمسح الضوئي عبارة عن مسح متجه، وتحدد سرعة المسح للنظام استقرار نمط الليزر. في السنوات الأخيرة، تم تطوير ماسحات ضوئية عالية السرعة، حيث تصل سرعات المسح إلى 45000 نقطة في الثانية، مما يجعل من الممكن إظهار الرسوم المتحركة بالليزر المعقدة.

5.1 وصلة لحام الجلفانومتر بالليزر

5.1.1 تعريف وتكوين وصلة لحام الجلفانومتر:

يستخدم رأس التركيز الموازاة جهازًا ميكانيكيًا كمنصة داعمة. يتحرك الجهاز الميكانيكي ذهابًا وإيابًا لتحقيق لحام اللحامات ذات المسارات المختلفة. تعتمد دقة اللحام على دقة المشغل، لذلك هناك مشاكل مثل الدقة المنخفضة وسرعة الاستجابة البطيئة والقصور الذاتي الكبير. يستخدم نظام مسح الجلفانومتر محركًا لحمل العدسة من أجل انحرافها. يتم تشغيل المحرك بتيار معين ويتميز بمزايا الدقة العالية والقصور الذاتي الصغير والاستجابة السريعة. عندما يتم إضاءة الشعاع على عدسة الجلفانومتر، فإن انحراف الجلفانومتر يغير شعاع الليزر. لذلك، يمكن لشعاع الليزر مسح أي مسار في مجال رؤية المسح من خلال نظام الجلفانومتر.

المكونات الرئيسية لنظام مسح الجلفانومتر هي موازاة توسيع الشعاع، عدسة التركيز، جلفانومتر المسح ثنائي المحور XY، لوحة التحكم ونظام برامج الكمبيوتر المضيف. يشير الجلفانومتر المسحي بشكل أساسي إلى رأسي المسح الجلفانومتر XY، اللذين يتم تشغيلهما بواسطة محركات مؤازرة ترددية عالية السرعة. يقوم النظام المؤازر ثنائي المحور بتشغيل الجلفانومتر المسح ثنائي المحور XY للانحراف على طول المحور X والمحور Y على التوالي عن طريق إرسال إشارات الأوامر إلى المحركات المؤازرة للمحور X والمحور Y. بهذه الطريقة، من خلال الحركة المدمجة للعدسة المرآة ذات المحورين XY، يمكن لنظام التحكم تحويل الإشارة من خلال لوحة الجلفانومتر وفقًا لقالب الرسم المحدد مسبقًا لبرنامج الكمبيوتر المضيف وفقًا للمسار المحدد، والتحرك بسرعة على طائرة الشغل لتشكيل مسار المسح.

5.1.2 تصنيف وصلات لحام الجلفانومتر:

1. عدسة ماسحة مركزية أمامية

وفقًا للعلاقة الموضعية بين عدسة التركيز والجلفانومتر الليزري، يمكن تقسيم وضع المسح للجلفانومتر إلى مسح التركيز الأمامي (الشكل 1 أدناه) ومسح التركيز البؤري الخلفي (الشكل 2 أدناه). نظرًا لوجود اختلاف في المسار البصري عندما ينحرف شعاع الليزر إلى مواضع مختلفة (تختلف مسافة إرسال الشعاع)، فإن السطح البؤري لليزر أثناء عملية المسح في وضع التركيز السابق هو سطح نصف كروي، كما هو موضح في الشكل الأيسر. تظهر طريقة المسح بعد التركيز في الصورة على اليمين. العدسة الموضوعية هي عدسة F-plan. تتميز مرآة F-plan بتصميم بصري خاص. من خلال إدخال التصحيح البصري، يمكن تعديل السطح البؤري النصف كروي لشعاع الليزر ليصبح مسطحًا. يعد المسح الضوئي بعد التركيز مناسبًا بشكل أساسي للتطبيقات التي تتطلب دقة معالجة عالية ونطاق معالجة صغير، مثل وضع العلامات بالليزر واللحام بالهيكل المجهري بالليزر وما إلى ذلك.

2.عدسة ماسحة مركزية خلفية

ومع زيادة مساحة المسح، تزداد أيضًا فتحة العدسة f-theta. نظرًا للقيود الفنية والمادية، تعد عدسات f-theta ذات الفتحة الكبيرة باهظة الثمن للغاية ولا يتم قبول هذا الحل. يعد نظام مسح الجلفانومتر الأمامي للعدسة الموضوعية جنبًا إلى جنب مع الروبوت سداسي المحاور حلاً ممكنًا نسبيًا، والذي يمكن أن يقلل الاعتماد على معدات الجلفانومتر، ويتمتع بدرجة كبيرة من دقة النظام، ويتمتع بتوافق جيد. تم اعتماد هذا الحل من قبل معظم التكامليين. اعتماد، وغالبا ما يشار إليه باسم لحام الطيران. لحام قضيب التوصيل النموذجي، بما في ذلك تنظيف القطب، لديه تطبيقات الطيران، والتي يمكن أن تزيد من عرض المعالجة بمرونة وكفاءة.

الجلفانومتر 3.3D:

بغض النظر عما إذا كان المسح موجهًا للأمام أو للمسح الخلفي، لا يمكن التحكم في تركيز شعاع الليزر من أجل التركيز الديناميكي. بالنسبة لوضع المسح البؤري الأمامي، عندما تكون قطعة العمل المراد معالجتها صغيرة، فإن عدسة التركيز لديها نطاق عمق بؤري معين، لذلك يمكنها إجراء مسح مركزي بتنسيق صغير. ومع ذلك، عندما يكون المستوى المراد مسحه ضوئيًا كبيرًا، فإن النقاط القريبة من المحيط ستكون خارج نطاق التركيز ولا يمكن التركيز عليها على سطح قطعة العمل المراد معالجتها لأنها تتجاوز نطاق عمق تركيز الليزر. ولذلك، عندما يلزم تركيز شعاع الليزر بشكل جيد في أي موضع على مستوى المسح ويكون مجال الرؤية كبيرًا، فإن استخدام عدسة ذات طول بؤري ثابت لا يمكن أن يفي بمتطلبات المسح. نظام التركيز الديناميكي عبارة عن مجموعة من الأنظمة البصرية التي يمكن أن يتغير طولها البؤري حسب الحاجة. لذلك يقترح الباحثون استخدام عدسة تركيز ديناميكية لتعويض اختلاف المسار البصري، واستخدام عدسة مقعرة (موسع الشعاع) للتحرك خطياً على طول المحور البصري للتحكم في موضع التركيز وتحقيق السطح المراد معالجته ديناميكياً لتعويض الضوء البصري. اختلاف المسار في مواقف مختلفة. بالمقارنة مع الجلفانومتر ثنائي الأبعاد، فإن تكوين الجلفانومتر ثلاثي الأبعاد يضيف بشكل أساسي "نظام بصري للمحور Z"، بحيث يمكن للجلفانومتر ثلاثي الأبعاد تغيير موضع التركيز بحرية أثناء عملية اللحام وإجراء لحام سطحي منحني مكاني، دون الحاجة إلى التغيير الناقل مثل أداة الآلة، وما إلى ذلك مثل الجلفانومتر ثنائي الأبعاد. يتم استخدام ارتفاع الروبوت لضبط موضع تركيز اللحام.