Detaljan sažetak letećih laserskih glava za zavarivanje

Detaljan sažetakLeteće laserske glave za zavarivanje

Obuhvaća nazive komponenti, definicije, principe, parametre dizajna i izračune formula te je primjenjiv nabrzo skenirajuće zavarivanje(kao što su galvanometarski sustavi) ili aplikacije daljinskog zavarivanja.

1. Sastav i definicija letećih laserskih glava za zavarivanje

Letećim laserskim zavarivanjem (skenirajućim laserskim zavarivanjem) ostvaruje se dinamičko fokusiranje pomoću laserskih zraka velike brzine koje reflektiraju galvanometrom i prikladno je za velike površine ibrzo zavarivanjeNjegove glavne komponente su sljedeće:

1. Modul kolimacije snopa

Kolimator

Funkcija: Pretvori divergentni laserski snop (NA=0,1~0,22) koji izlazi iz optičkog vlakna u paralelni snop.

Ključni parametri: Žarišna duljina fcoll, promjer kolimiranog snopa Dcoll.

Formula:

1.2 Galvanometarski sustav skeniranja

Galvo zrcala na X/Y osi

Funkcija: Promjena smjera svjetlosnog snopa pomoću brzih rotirajućih zrcala za postizanje dvodimenzionalnog skeniranja ravnine.

Ključni parametri: Brzina skeniranja (obično ≥10m/s), točnost ponavljanja pozicioniranja (<±5μrad), veličina zrcala (mora pokriti promjer snopa Dcoll).

Galvanometarski motor: Servo motor ili galvanometarski motor s vremenom odziva <1 ms.

1.3 Modul dinamičkog fokusiranja (F-Theta leća ili galvanometar + leća ravnog polja)

F-Theta leća

Funkcija: Pretvori kut otklona galvanometra u linearni pomak na ravnini kako bi se održala konzistentnost fokusa.

Ključne formule:

2. Princip rada

Put snopa: Laser → Kolimator → X galvanometar → Y galvanometar → F-Theta leća → Površina obratka.

Dinamičko fokusiranje:

Kada je kut otklona galvanometra θ, položaj fokusa (x, y) se pretvara pomoću F-Theta leće kao:

3. Ključni parametri dizajna i formule

3.1 Izračun veličine točke

Promjer fokusirane točke d (granica difrakcije):

3.2 Raspon skeniranja i kut galvanometra

Maksimalni domet skeniranja L:

3.3 Brzina i ubrzanje zavarivanja

Linearna brzina v

3.4 Dubina fokusa (DOF)

3.5 Gustoća snage i ulaz energije

Gustoća snage I:

Gustoća energije E (pulsno zavarivanje):

4. Aberacije i optimizacija dizajna

4.1 Korekcija aberacije F-theta leće

Izobličenje: Mora zadovoljiti r∝θ, a nelinearno izobličenje treba biti <0,1%.

Zakrivljenost polja: Dizajnirajte ravno polje pomoću višestrukih grupa leća.

4.2 Pogreška sinkronizacije galvanometra

Kašnjenje X/Y galvanometra treba biti <1 μs kako bi se izbjegle eliptične mrlje.

5. Primjer procesa dizajniranja

Ulazni zahtjevi: Raspon skeniranja L, veličina točke d, brzina zavarivanja v. Odaberite F-Theta leću: Odredite fθ prema L=2fθtan(θmax).

Izračunajte parametre galvanometra: kutnu brzinu ω=v/fθ i provjerite performanse galvanometra.

Provjerite kvalitetu točke: Optimizirajte aberacije grupe leća putem Zemaxa/OpticStudia.

6. Mjere opreza

Upravljanje toplinom: Galvanometri i leće zahtijevaju vodeno hlađenje pri velikoj snazi ​​(npr. >1 kW).

Zaštita od sudara: Galvanometrima je potrebno kočenje u nuždi kako bi se izbjegao mehanički sudar.

Kalibracija: Redovito kalibrirajte koaksijalnost optičkog puta (odstupanje <0,05 mm).