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      1. 三軸掃描振鏡的應用

        時間:2021-02-23 來源:新特光電 訪問量:1333

        激光應用技術的發展越來越快,所涉及的領域也越來越多。與其他技術一樣,激光也在與計算機、自動化等技術緊密結合,快速共同發展。目前國外已經有成熟的三維振鏡焊接系統,而在國內還屬于摸索階段。隨著工業需求不斷提高,振鏡焊接技術由二維系統轉向三維系統乃科技發展的必經之路。一個可靠性高和功能全面的三維激光焊接系統,是確保激光焊接系統投入使用的基礎技術之一。

        激光掃描振鏡焊接技術融合了激光焊接技術的優點。一是焊接速度快。通過振鏡掃描可以對焊接點進行準確的定位,以此縮短加工的時間,同時還具有即起即停的優點。二是應力和變形小。焊接激光照射到工件表面的功率密度非常小,其能夠快速地將母件材料融化,避免了因為焊接傳輸受熱而導致工件變形。三是可焊難焊材料。激光振鏡焊接主要采取計算機控制系統進行控制,其可以通過自動焊接焊手工難以焊接的工件。

        三軸技術的結構設計可利用單組透鏡裝置,實現了大幅面掃描或可變范圍的掃描。然而,當聚焦距離和掃描范圍增加時,聚焦光斑尺寸將增大,激光功率密度也將降低(假設激光功率恒定)。這或許并不是很理想系統,因為在某種程度上講,激光功率密度決定了激光加工的效率。在三軸聚焦光學系統中,通過加大激光光束直徑解決了聚焦光斑大的問題。聚焦光斑尺寸計算公式d= k * M2 * λ * f / D,d是聚焦光斑尺寸,D是入射光束直徑,k是一個常數,M2是激光光束質量因子,λ是激光波長。

        在傳統的兩軸掃描頭解決方案中,光束直徑被掃描透鏡的入射孔徑大小所限制。對大孔徑的入射光束(通常>30mm),兩軸掃描頭的聚焦鏡頭變得很大而且價格昂貴。三軸系統在掃描鏡片的后方有個聚焦物鏡,聚焦物鏡所需的通光孔徑尺寸顯著的減小了。因此較大的光束可以通過新設計的光學系統,節約了聚焦鏡片成本的同時也實現了更小的聚焦光斑,也就是說,大范圍的應用由于需要較高的工作距離(f),加大了聚焦光斑直徑,通過加大入射光斑直徑(D)可降低聚焦光斑直徑,提高激光功率密度。

        三軸激光掃描振鏡是激光應用設備的核心部件,廣泛應用于3D打印、激光加工、激光成像等多個領域,可讓激光按照既定路徑,實現高效、快速、精準的掃描加工,具有重復定位精度高、響應速度快等突出優勢,可以提高數十倍的定位精度和工作效率。

        三軸掃描系統主要應用在大掃描幅面,聚焦透鏡和兩軸掃描頭不適用的二維表面應用中。通常由于大掃描范圍,復雜性和大幅面掃描透鏡的價格因素,使兩軸掃描振鏡應用變得不切實際。

        在三軸系統中,通過在掃描頭前面放置聚焦鏡,使得掃描范圍不依賴于光學元件的尺寸。動態聚焦模塊(DFM)和聚焦物鏡的位置關系決定了工作(聚焦)距離。因為工作距離決定掃描范圍,所以工作距離越長,掃描范圍也大。

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