نظام اللحام الآلي – رأس اللحام الجلفانومتر

يستخدم رأس التركيز المتوازي جهازًا ميكانيكيًا كمنصة داعمة، ويتحرك ذهابًا وإيابًا من خلال الجهاز الميكانيكي لتحقيق لحام اللحامات بمسارات مختلفة. تعتمد دقة اللحام على دقة المشغل، لذلك هناك مشاكل مثل الدقة المنخفضة وسرعة الاستجابة البطيئة والقصور الذاتي الكبير. يستخدم نظام مسح الجلفانومتر محركًا لحرف العدسة. يتم تشغيل المحرك بتيار معين ويتميز بمزايا الدقة العالية والقصور الذاتي الصغير والاستجابة السريعة. عندما يتم تشعيع شعاع الضوء على عدسة الجلفانومتر، فإن انحراف الجلفانومتر يغير زاوية انعكاس شعاع الليزر. لذلك، يمكن لشعاع الليزر مسح أي مسار في مجال رؤية المسح من خلال نظام الجلفانومتر. الرأس العمودي المستخدم في نظام اللحام الآلي هو تطبيق يعتمد على هذا المبدأ.

المكونات الرئيسية للنظام المسح الجلفانومترهي 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 وY. بهذه الطريقة، من خلال الحركة المدمجة للعدسة المرآة ذات المحورين XY، يمكن لنظام التحكم تحويل الإشارة من خلال لوحة الجلفانومتر وفقًا لقالب الرسومات المعدة مسبقًا لبرنامج الكمبيوتر المضيف ووضع المسار المحدد، والتحرك بسرعة على مستوى قطعة الشغل لتشكيل مسار المسح.

、

وفقًا للعلاقة الموضعية بين عدسة التركيز والجلفانومتر الليزري، يمكن تقسيم وضع المسح للجلفانومتر إلى مسح التركيز الأمامي (الصورة اليسرى) ومسح التركيز الخلفي (الصورة اليمنى). نظرًا لوجود اختلاف في المسار البصري عندما ينحرف شعاع الليزر إلى مواضع مختلفة (تختلف مسافة إرسال الشعاع)، فإن المستوى البؤري لليزر في عملية مسح التركيز السابقة عبارة عن سطح منحني نصف كروي، كما هو موضح في الشكل الأيسر. تظهر طريقة المسح بالتركيز الخلفي في الشكل الأيمن، حيث تكون العدسة الشيئية عبارة عن عدسة مجال مسطحة. تتميز عدسة المجال المسطح بتصميم بصري خاص.

نظام اللحام الآلي

من خلال إدخال التصحيح البصري، يمكن تعديل المستوى البؤري النصف كروي لشعاع الليزر إلى المستوى. يعتبر المسح الضوئي بالتركيز الخلفي مناسبًا بشكل أساسي للتطبيقات ذات متطلبات دقة المعالجة العالية ونطاق المعالجة الصغير، مثل وضع العلامات بالليزر واللحام بالبنية المجهرية بالليزر وما إلى ذلك. ومع زيادة مساحة المسح، تزداد فتحة العدسة أيضًا. ونظرًا للقيود الفنية والمادية، فإن سعر العدسات ذات الفتحات الكبيرة باهظ الثمن للغاية، ولا يتم قبول هذا الحل. يعد الجمع بين نظام مسح الجلفانومتر الموجود أمام العدسة الموضوعية والروبوت سداسي المحاور حلاً ممكنًا يمكن أن يقلل الاعتماد على معدات الجلفانومتر، ويمكن أن يتمتع بدرجة كبيرة من دقة النظام والتوافق الجيد. تم اعتماد هذا الحل من قبل معظم شركات التكامل، والذي يُسمى غالبًا باللحام الطائر. يحتوي لحام قضيب الوحدة، بما في ذلك تنظيف العمود، على تطبيقات طيران، والتي يمكنها زيادة تنسيق المعالجة بمرونة وكفاءة.

سواء كان مسح التركيز الأمامي أو مسح التركيز الخلفي، لا يمكن التحكم في تركيز شعاع الليزر من أجل التركيز الديناميكي. بالنسبة لوضع مسح التركيز الأمامي، عندما تكون قطعة العمل المراد معالجتها صغيرة، فإن عدسة التركيز لديها نطاق عمق بؤري معين، لذلك يمكنها إجراء مسح التركيز بتنسيق صغير. ومع ذلك، عندما يكون المستوى المراد مسحه كبيرًا، فإن النقاط القريبة من المحيط ستكون خارج نطاق التركيز ولا يمكن تركيزها على سطح قطعة العمل المراد معالجتها لأنها تتجاوز الحدود العليا والسفلى للعمق البؤري لليزر. 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 هو نظام بصري يمكن تغيير طوله البؤري حسب الحاجة. لذلك، باستخدام عدسة التركيز الديناميكية لتعويض فرق المسار البصري، تتحرك العدسة المقعرة (موسع الشعاع) خطيًا على طول المحور البصري للتحكم في موضع التركيز، وبالتالي تحقيق التعويض الديناميكي لفرق المسار البصري للسطح المراد معالجته في مواقف مختلفة. بالمقارنة مع الجلفانومتر ثنائي الأبعاد، فإن تركيبة الجلفانومتر ثلاثي الأبعاد تضيف بشكل أساسي "نظام بصري للمحور Z"، والذي يسمح للجلفانومتر ثلاثي الأبعاد بتغيير الموضع البؤري بحرية أثناء عملية اللحام وإجراء لحام سطحي منحني مكاني، دون الحاجة إلى ضبط اللحام موضع التركيز عن طريق تغيير ارتفاع الحامل مثل الأداة الآلية أو الروبوت مثل الجلفانومتر ثنائي الأبعاد.

يمكن لنظام التركيز الديناميكي تغيير مقدار إلغاء التركيز البؤري، وتغيير حجم البقعة، وتحقيق تعديل التركيز على المحور Z، والمعالجة ثلاثية الأبعاد.

يتم تعريف مسافة العمل على أنها المسافة من الحافة الميكانيكية الأمامية للعدسة إلى المستوى البؤري أو مستوى المسح للهدف. يجب الحرص على عدم الخلط بين هذا وبين البعد البؤري الفعال (EFL) للهدف. يتم قياس ذلك من المستوى الرئيسي، وهو مستوى افتراضي يفترض أن ينكسر فيه نظام العدسة بأكمله، إلى المستوى البؤري للنظام البصري.