Podroben povzetek letečih laserskih varilnih glav

Podroben povzetekLeteče laserske varilne glave

Zajema imena komponent, definicije, načela, parametre načrtovanja in izračune s formulami ter se uporablja zavisokohitrostno skenirajoče varjenje(kot so galvanometrični sistemi) ali aplikacije za daljinsko varjenje.

1. Sestava in definicija letečih laserskih varilnih glav

Leteče varjenje (skenirno lasersko varjenje) omogoča dinamično fokusiranje z visokohitrostnim galvanometrom, ki odbija laserske žarke, in je primerno za velike površine invisokohitrostno varjenjeNjegove glavne komponente so naslednje:

1. Modul za kolimacijo žarka

Kolimator

Funkcija: Pretvori divergentni laserski izhod (NA=0,1~0,22) iz optičnega vlakna v vzporedni laserski žarek.

Ključni parametri: goriščna razdalja fcoll, premer kolimiranega žarka Dcoll.

Formula:

1.2 Galvanometrični skenirni sistem

Galvo ogledala na osi X/Y

Funkcija: Spreminjanje smeri svetlobnega žarka s pomočjo hitro vrtečih se ogledal za doseganje dvodimenzionalnega skeniranja ravnine.

Ključni parametri: hitrost skeniranja (običajno ≥10 m/s), natančnost ponavljanja pozicioniranja (<±5 μrad), velikost zrcala (mora pokriti premer žarka Dcoll).

Galvanometrski motor: Servo motor ali galvanometrski motor z odzivnim časom <1 ms.

1.3 Modul za dinamično fokusiranje (leča F-Theta ali galvanometer + leča z ravnim poljem)

F-Theta leča

Funkcija: Pretvori kot odklona galvanometra v linearni premik na ravnini, da se ohrani doslednost ostrenja.

Ključne formule:

2. Načelo delovanja

Pot žarka: Laser → Kolimator → X galvanometer → Y galvanometer → F-theta leča → Površina obdelovanca.

Dinamično ostrenje:

Ko je kot odklona galvanometra θ, leča F-Theta pretvori položaj fokusa (x, y) kot:

3. Ključni parametri načrtovanja in formule

3.1 Izračun velikosti pike

Premer fokusne točke d (difrakcijska meja):

3.2 Območje skeniranja in kot galvanometra

Največji doseg skeniranja L:

3.3 Hitrost in pospešek varjenja

Linearna hitrost v

3.4 Globina ostrine (DOF)

3.5 Gostota moči in vhodna energija

Gostota moči I:

Gostota energije E (pulzno varjenje):

4. Aberacije in optimizacijsko načrtovanje

4.1 Korekcija aberacije leče F-Theta

Popačenje: Izpolnjevati mora pogoje r∝θ, nelinearno popačenje pa mora biti <0,1 %.

Ukrivljenost polja: Oblikujte ravno polje z večlečnimi skupinami.

4.2 Napaka sinhronizacije galvanometra

Zakasnitev galvanometra X/Y mora biti <1 μs, da se izognemo eliptičnim pikam.

5. Primer oblikovalskega procesa

Vhodne zahteve: Območje skeniranja L, velikost točke d, hitrost varjenja v. Izberite lečo F-Theta: Določite fθ glede na L=2fθtan(θmax).

Izračunajte parametre galvanometra: kotna hitrost ω=v/fθ in preverite delovanje galvanometra.

Preverjanje kakovosti točke: Optimizacija aberacij skupine leč s programom Zemax/OpticStudio.

6. Previdnostni ukrepi

Toplotno upravljanje: Galvanometri in leče potrebujejo vodno hlajenje pri visoki moči (npr. > 1 kW).

Zaščita pred trčenjem: Galvanometri potrebujejo zaviranje v sili, da se izognejo mehanskemu trčenju.

Kalibracija: Redno kalibrirajte koaksialnost optične poti (odstopanje <0,05 mm).