A cabeça de focalização colimadora utiliza um dispositivo mecânico como plataforma de suporte e move-se para frente e para trás através desse dispositivo para realizar a soldagem de soldas com diferentes trajetórias. A precisão da soldagem depende da precisão do atuador, portanto, existem problemas como baixa precisão, baixa velocidade de resposta e grande inércia. O sistema de varredura galvanométrica utiliza um motor para defletir a lente. O motor é acionado por uma determinada corrente e apresenta as vantagens de alta precisão, baixa inércia e resposta rápida. Quando o feixe de luz incide sobre a lente do galvanômetro, a deflexão do galvanômetro altera o ângulo de reflexão do feixe de laser. Portanto, o feixe de laser pode varrer qualquer trajetória no campo de visão de varredura através do sistema galvanométrico. A cabeça vertical utilizada no sistema de soldagem robótica é uma aplicação baseada nesse princípio.
Os principais componentes dosistema de varredura galvanométricaOs componentes principais são: colimador de expansão do feixe, lente de focalização, galvanômetro de varredura de dois eixos XY, placa de controle e sistema de software do computador host. O galvanômetro de varredura refere-se principalmente às duas cabeças de varredura do galvanômetro XY, acionadas por servomotores alternativos de alta velocidade. O sistema servo de dois eixos aciona o galvanômetro de varredura de dois eixos XY para defletir ao longo dos eixos X e Y, respectivamente, enviando sinais de comando aos servomotores dos eixos X e Y. Dessa forma, através do movimento combinado da lente espelhada de dois eixos XY, o sistema de controle pode converter o sinal através da placa do galvanômetro de acordo com o modelo gráfico predefinido no software do computador host e o modo de trajetória definido, movendo-se rapidamente no plano da peça de trabalho para formar uma trajetória de varredura.
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De acordo com a relação posicional entre a lente de focalização e o galvanômetro a laser, o modo de varredura do galvanômetro pode ser dividido em varredura com foco frontal (imagem à esquerda) e varredura com foco traseiro (imagem à direita). Devido à existência de diferença no caminho óptico quando o feixe de laser é desviado para diferentes posições (a distância de transmissão do feixe é diferente), o plano focal do laser no processo de varredura com foco frontal é uma superfície curva hemisférica, como mostrado na figura à esquerda. O método de varredura com foco traseiro é mostrado na figura à direita, no qual a lente objetiva é uma lente de campo plano. A lente de campo plano possui um design óptico especial.
Ao introduzir a correção óptica, o plano focal hemisférico do feixe de laser pode ser ajustado para um plano. A varredura com foco traseiro é adequada principalmente para aplicações com requisitos de alta precisão de processamento e pequena área de processamento, como marcação a laser, soldagem a laser de microestruturas, etc. À medida que a área de varredura aumenta, a abertura da lente também aumenta. Devido a limitações técnicas e de materiais, o preço das lentes de grande abertura é muito elevado, o que torna essa solução inviável. A combinação de um sistema de varredura galvanométrica em frente à lente objetiva com um robô de seis eixos é uma solução viável que pode reduzir a dependência do equipamento galvanométrico e apresentar um grau considerável de precisão do sistema e boa compatibilidade. Essa solução tem sido adotada pela maioria dos integradores, sendo frequentemente chamada de soldagem em movimento. A soldagem da barra de conexão do módulo, incluindo a limpeza do polo, possui aplicações em movimento, o que permite aumentar o formato de processamento de forma flexível e eficiente.
Seja na digitalização com foco frontal ou traseiro, o foco do feixe de laser não pode ser controlado para focalização dinâmica. No modo de digitalização com foco frontal, quando a peça a ser processada é pequena, a lente de focalização possui uma determinada faixa de profundidade focal, permitindo realizar a digitalização com foco em um formato reduzido. No entanto, quando o plano a ser digitalizado é grande, os pontos próximos à periferia ficam desfocados e não podem ser focalizados na superfície da peça a ser processada, pois excedem os limites superior e inferior da profundidade focal do laser. Portanto, quando é necessário que o feixe de laser esteja bem focalizado em qualquer posição no plano de digitalização e o campo de visão é amplo, o uso de uma lente de distância focal fixa não atende aos requisitos de digitalização.
O sistema de foco dinâmico é um sistema óptico cuja distância focal pode ser alterada conforme a necessidade. Portanto, ao utilizar uma lente de foco dinâmico para compensar a diferença de percurso óptico, a lente côncava (expansor de feixe) move-se linearmente ao longo do eixo óptico para controlar a posição do foco, obtendo-se assim a compensação dinâmica da diferença de percurso óptico da superfície a ser processada em diferentes posições. Comparado ao galvanômetro 2D, o galvanômetro 3D adiciona principalmente um "sistema óptico de eixo Z", que permite ao galvanômetro 3D alterar livremente a posição do foco durante o processo de soldagem e realizar soldagem de superfícies curvas espaciais, sem a necessidade de ajustar a posição do foco de soldagem alterando a altura do suporte, como a máquina-ferramenta ou o robô, como ocorre com o galvanômetro 2D.
O sistema de foco dinâmico permite alterar o grau de desfocagem, o tamanho do ponto, realizar o ajuste de foco no eixo Z e o processamento tridimensional.
A distância de trabalho é definida como a distância da borda mecânica mais frontal da lente até o plano focal ou plano de varredura da objetiva. Tenha cuidado para não confundir isso com a distância focal efetiva (DFE) da objetiva. Esta é medida a partir do plano principal, um plano hipotético no qual se assume que todo o sistema de lentes refrata, até o plano focal do sistema óptico.
Data da publicação: 04/06/2024
