Детаљан преглед летећих ласерских глава за заваривање

Детаљан резимеЛетеће ласерске главе за заваривање

Обухвата називе компоненти, дефиниције, принципе, параметре дизајна и формуле за израчунавање, и применљив је набрзо скенирање заваривање(као што су галванометарски системи) или апликације за даљинско заваривање.

1. Састав и дефиниција летећих ласерских глава за заваривање

Летеће заваривање (скенирајуће ласерско заваривање) остварује динамичко фокусирање помоћу галванометрских рефлектујућих ласерских зрака велике брзине и погодно је за велике површине ибрзо заваривањеЊегове основне компоненте су следеће:

1. Модул за колимацију снопа

Колиматор

Функција: Претворити дивергентни ласерски сноп (NA=0,1~0,22) који емитује оптичко влакно у паралелни сноп.

Кључни параметри: Жижна даљина fcoll, пречник колимираног снопа Dcoll.

Формула：

1.2 Систем за скенирање галванометром

Галво огледала X/Y осе

Функција: Промените смер светлосног снопа кроз ротирајућа огледала велике брзине да бисте постигли дводимензионално скенирање равни.

Кључни параметри: Брзина скенирања (обично ≥10m/s), тачност понављања позиционирања (<±5μrad), величина огледала (потребно је да покрије пречник снопа Dcoll).

Галванометарски мотор: Серво мотор или галванометарски мотор са временом одзива <1ms.

1.3 Модул динамичког фокусирања (F-Тета сочиво или галванометар + сочиво равног поља)

F-Theta сочиво

Функција: Претворити угао отклона галванометра у линеарно померање на равни како би се одржала конзистентност фокуса.

Кључне формуле:

2. Принцип рада

Путања снопа: Ласер → Колиматор → X галванометар → Y галванометар → F-Тета сочиво → Површина радног предмета.

Динамичко фокусирање:

Када је угао скретања галванометра θ, положај фокуса (x, y) се конвертује помоћу F-Theta сочива као:

3. Кључни параметри дизајна и формуле

3.1 Израчунавање величине тачке

Пречник фокусиране тачке d (граница дифракције):

3.2 Опсег скенирања и угао галванометра

Максимални опсег скенирања L:

3.3 Брзина и убрзање заваривања

Линеарна брзина v

3.4 Дубина фокуса (DOF)

3.5 Густина снаге и улаз енергије

Густина снаге I:

Густина енергије E (импулсно заваривање):

4. Аберације и оптимизација дизајна

4.1 Корекција аберације F-Theta сочива

Дисторзија: Мора задовољити r∝θ, а нелинеарна дисторзија треба да буде <0,1%.

Закривљеност поља: Дизајнирајте равно поље помоћу група са више сочива.

4.2 Грешка синхронизације галванометра

Кашњење X/Y галванометра треба да буде <1 μs да би се избегле елиптичне тачке.

5. Пример процеса дизајнирања

Улазни захтеви: Опсег скенирања L, величина тачке d, брзина заваривања v. Изаберите F-Theta сочиво: Одредите fθ према L=2fθtan(θmax).

Израчунајте параметре галванометра: Угаона брзина ω=v/fθ и проверите перформансе галванометра.

Проверите квалитет тачке: Оптимизујте аберације групе сочива помоћу програма Zemax/OpticStudio.

6. Мере предострожности

Термално управљање: Галванометри и сочива захтевају водено хлађење при великој снази (као што је >1kW).

Заштита од судара: Галванометрима је потребно кочење у нужди како би се избегао механички судар.

Калибрација: Редовно калибришите коаксијалност оптичке путање (одступање <0,05 мм).