Galwanometryczny skaner laserowy: kluczowe komponenty, funkcje i najważniejsze wybory

Galwanometry lustrzane sterują zwierciadłami, które odbijają wiązki laserowe wzdłuż ortogonalnych osi w a galwanometryczny skaner laserowy.Taka konfiguracja umożliwia dokładne i szybkie umieszczenie wiązki lasera na powierzchni docelowej. System wykorzystuje sterowanie w pętli zamkniętej z czujnikami pojemnościowymi lub optycznymi w celu uzyskania informacji zwrotnej o lokalizacji. Zapewnia doskonałe rozmieszczenie wiązki, wysoką rozdzielczość i dokładność. Znakowanie i grawerowanie laserowe to zastosowania przemysłowe wymagające niezawodności i precyzji.

Kluczowe elementy galwanometrycznego skanera laserowego

Galwanometr

Szybkość i dokładność galwanometrycznego skanera laserowego zależą od jego galwanometru. Zwykle galwanometry wykorzystują silniki elektromagnetyczne do pozycjonowania lusterek. Systemy sterowania w pętli zamkniętej wykorzystują sprzężenie zwrotne pozycjonowania czujnika w celu uzyskania lepszej wydajności silnika. Dane z czujników w czasie rzeczywistym, w tym z enkoderów obrotowych, są niezbędne do uzyskania submikronowej precyzji pozycjonowania. Ponadto reakcja i stabilność skanera zależą od bezwładności wirnika i tłumienia elektromagnetycznego.

Lustro

Galwanometryczne skanery laserowe prowadzą wiązkę lasera przez lustro. Kluczowy jest materiał i powłoka lustrzana. Lustra mogą być wykonane z berylu lub węglika krzemu, aby zmniejszyć bezwładność i przyspieszyć ruch. Materiały dielektryczne dopasowane do długości fali lasera są powlekane na powierzchni odbijającej, aby zwiększyć współczynnik odbicia i zmniejszyć straty energii. Kształt i rozmiar lustra zmieniają ogniskową wiązki lasera. Wpływa to na zdolność skanera do koncentracji na różnych odległościach docelowych.

Płyta sterownika serwa

Płyta sterownika serwo galwanometrycznego skanera laserowego steruje całą operacją skanowania. Zawiera sterowniki silników, które dostarczają prąd do silników galwanometrycznych w zależności od sygnału wejściowego oprogramowania sterującego. Zdefiniowana konstrukcja płytki ogranicza szumy elektroniczne, które mogą wpływać na precyzję skanowania. Płyty sterownika mogą również wykorzystywać złożone algorytmy sterowania predykcyjnego, aby uwzględnić dynamikę i bezwładność systemu. Te cechy zwiększają profile ruchu i czasy reakcji w zastosowaniach wymagających szybkiego i precyzyjnego skanowania.

Kluczowe funkcje, których należy szukać w galwanometrycznym skanerze laserowym

Prędkość

Oceniając prędkość skanera galwanometrycznego, należy wziąć pod uwagę maksymalną prędkość wirowania zwierciadeł. Szybkie skanery galwanometryczne mogą osiągać wartości kilku stopni na sekundę w przypadku szybkiego przetwarzania materiałów lub zastosowań wymagających dużej przepustowości, w tym znakowania PCB lub grawerowania laserowego. Należy także wziąć pod uwagę czas osiadania systemu, który wpływa na szybkość jego ruchu i stabilizacji.

Dokładność i precyzja

Galwanometryczne skanery laserowe muszą być dokładne i precyzyjne w przypadku mikroobróbki i obrazowania medycznego. Znajdź systemy o niskim dryfie kątowym i histerezie. Bez wątpienia standardy te gwarantują, że skaner generuje niezawodne wyniki podczas kilku operacji w zastosowaniach wymagających precyzji.

System z pętlą otwartą lub zamkniętą

Techniki kontroli i sprzężenia zwrotnego określają, czy używany jest galwanometryczny skaner laserowy z pętlą otwartą, czy z zamkniętą pętlą. Systemy z otwartą pętlą wykorzystują wstępnie ustawione charakterystyki silnika bez sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym i są tańsze. Systemy z pętlą zamkniętą wykorzystują enkodery lub inne czujniki do kompensacji różnic w położeniu lusterek. Jest to niezbędne w przypadku zadań o wysokiej wierności, które wymagają precyzji pozycjonowania.

Dynamiczna wydajność

W sytuacjach dynamicznych, obejmujących adaptacyjne cięcie laserowe lub obróbkę zmiennego materiału, galwanometryczne skanery laserowe muszą być wrażliwe na zmieniające się wymagania operacyjne. Częstotliwość rezonansu mechanicznego i współczynnik tłumienia decydują o tym, jak szybko skaner może dostosować prędkość lub kierunek bez oscylacji. Poza tym systemy dynamiczne wymagają stabilności termicznej, aby dobrze funkcjonować w cyklach o dużym obciążeniu i zmieniających się warunkach pracy.

Pole widzenia (FOV) i obszar roboczy

Zasięg galwanometrycznego skanera laserowego zależy od jego pola widzenia i obszaru roboczego. Zastosowania przemysłowe, w tym obróbka tekstyliów i grawerowanie wielkoformatowe, korzystają z systemów o polu widzenia wynoszącym kilkaset centymetrów kwadratowych. Należy wziąć pod uwagę ogniskową optyki. Dłuższe ogniskowe zapewniają większe pole widzenia, ale zmniejszają intensywność plamki lasera. Ma to wpływ na wydajność przetwarzania i rozdzielczość. Dlatego wybór musi odpowiadać dokładności i skali aplikacji.

Głowica 3D Galvo serii SPD firmy SOING

Głowice skanujące 3D Galvo firmy SOING z serii SPD usprawniają przemysłowe zastosowania laserów. Modele SPD12 i SPD20, które są wyposażone w panele dotykowe do modyfikacji wielkości pola, odpowiadają różnym wymaganiom znakowania i dobrze sprawdzają się w różnych warunkach znakowania. SPD12 zapewnia długości fal 1064 nm i 355 nm. SPD20 oferuje długości fal 10600 nm, 1064 nm i 355 nm i może obsługiwać pole o rozmiarach od 100 mm × 100 mm do 600 mm × 600 mm. Nasze galwanometryczne skanery laserowe zapewniają dokładną kontrolę z powtarzalnością mniejszą niż 8 µrad i dużą szybkością zapisu (550 cps dla SPD12, 350 cps dla SPD20). Dzięki temu idealnie nadają się do znakowania na powierzchniach 3D, płaskich, nachylonych i zakrzywionych.