ლაზერული გალვანომეტრის შესავალი

ლაზერული სკანერი, რომელსაც ასევე ლაზერულ გალვანომეტრს უწოდებენ, შედგება XY ოპტიკური სკანირების თავისგან, ელექტრონული გამაძლიერებლისგან და ოპტიკური ამრეკლავი ლინზისგან. კომპიუტერული კონტროლერის მიერ მოწოდებული სიგნალი ოპტიკურ სკანირების თავს მამოძრავებელი გამაძლიერებლის წრედში ატარებს, რითაც აკონტროლებს ლაზერული სხივის გადახრას XY სიბრტყეში. მარტივად რომ ვთქვათ, გალვანომეტრი არის სკანირების გალვანომეტრი, რომელიც გამოიყენება ლაზერული ინდუსტრიაში. მისი პროფესიული ტერმინია მაღალსიჩქარიანი სკანირების გალვანომეტრის გალვოს სკანირების სისტემა. ე.წ. გალვანომეტრს ასევე შეიძლება ეწოდოს ამპერმეტრი. მისი დიზაინის იდეა მთლიანად მიჰყვება ამპერმეტრის დიზაინის მეთოდს. ლინზა ცვლის ნემსს, ხოლო ზონდის სიგნალი იცვლება კომპიუტერის მიერ კონტროლირებადი -5V-5V ან -10V-+10V DC სიგნალით, წინასწარ განსაზღვრული მოქმედების დასასრულებლად. მბრუნავი სარკის სკანირების სისტემის მსგავსად, ეს ტიპიური მართვის სისტემა იყენებს შეკუმშული სარკეების წყვილს. განსხვავება ისაა, რომ ამ ლინზების კომპლექტს მართავს სტეპერ ძრავა, რომელიც ცვლის სერვოძრავას. ამ მართვის სისტემაში გამოიყენება პოზიციის სენსორი და უარყოფითი უკუკავშირის მარყუჟი, რაც კიდევ უფრო უზრუნველყოფს სისტემის სიზუსტეს, ხოლო სკანირების სიჩქარე და მთელი სისტემის განმეორებითი პოზიციონირების სიზუსტე ახალ დონეს აღწევს. გალვანომეტრის სკანირების მარკირების თავი ძირითადად შედგება XY სკანირების სარკისგან, ველის ლინზისგან, გალვანომეტრისგან და კომპიუტერის მიერ კონტროლირებადი მარკირების პროგრამული უზრუნველყოფისგან. შესაბამისი ოპტიკური კომპონენტები შეირჩევა სხვადასხვა ლაზერული ტალღის სიგრძის მიხედვით. დაკავშირებული ვარიანტები ასევე მოიცავს ლაზერული სხივის გამაფართოებლებს, ლაზერებს და ა.შ. ლაზერული დემონსტრაციის სისტემაში ოპტიკური სკანირების ტალღის ფორმა არის ვექტორული სკანირება და სისტემის სკანირების სიჩქარე განსაზღვრავს ლაზერული ნიმუშის სტაბილურობას. ბოლო წლებში შემუშავდა მაღალსიჩქარიანი სკანერები, რომელთა სკანირების სიჩქარე წამში 45,000 წერტილს აღწევს, რაც შესაძლებელს ხდის რთული ლაზერული ანიმაციების დემონსტრირებას.

5.1 ლაზერული გალვანომეტრის შედუღების შეერთება

5.1.1 გალვანომეტრიული შედუღების შეერთების განმარტება და შემადგენლობა:

კოლიმაციის ფოკუსირების თავი საყრდენ პლატფორმად მექანიკურ მოწყობილობას იყენებს. მექანიკური მოწყობილობა წინ და უკან მოძრაობს სხვადასხვა ტრაექტორიის შედუღების შესადუღებლად. შედუღების სიზუსტე დამოკიდებულია აქტივატორის სიზუსტეზე, ამიტომ არსებობს ისეთი პრობლემები, როგორიცაა დაბალი სიზუსტე, ნელი რეაგირების სიჩქარე და დიდი ინერცია. გალვანომეტრის სკანირების სისტემა იყენებს ძრავას გადახრის ლინზის გადასატანად. ძრავას გარკვეული დენი ამოძრავებს და აქვს მაღალი სიზუსტის, მცირე ინერციის და სწრაფი რეაგირების უპირატესობები. როდესაც სხივი ანათებს გალვანომეტრის ლინზაზე, გალვანომეტრის გადახრა ცვლის ლაზერული სხივის სხივს. ამიტომ, ლაზერულ სხივს შეუძლია გალვანომეტრის სისტემის მეშვეობით სკანირების ხედვის არეალის ნებისმიერი ტრაექტორიის სკანირება.

გალვანომეტრის სკანირების სისტემის ძირითადი კომპონენტებია სხივის გაფართოების კოლიმატორი, ფოკუსირების ლინზა, XY ორღერძიანი სკანირების გალვანომეტრი, მართვის დაფა და მასპინძელი კომპიუტერის პროგრამული სისტემა. სკანირების გალვანომეტრი ძირითადად გულისხმობს ორ XY გალვანომეტრის სკანირების თავს, რომლებიც ამოძრავებულია მაღალსიჩქარიანი ორმხრივი სერვოძრავებით. ორღერძიანი სერვო სისტემა ამოძრავებს XY ორღერძიან სკანირების გალვანომეტრს, რათა გადახრილი იყოს შესაბამისად X და Y ღერძების გასწვრივ, X და Y ღერძიანი სერვოძრავებისთვის ბრძანების სიგნალების გაგზავნით. ამ გზით, XY ორღერძიანი სარკისებრი ლინზის კომბინირებული მოძრაობის საშუალებით, მართვის სისტემას შეუძლია გარდაქმნას სიგნალი გალვანომეტრის დაფაზე მასპინძელი კომპიუტერის პროგრამული უზრუნველყოფის წინასწარ განსაზღვრული გრაფიკული შაბლონის შესაბამისად, დადგენილი ტრაექტორიის მიხედვით და სწრაფად გადაადგილდეს სამუშაო ნაწილის სიბრტყეზე სკანირების ტრაექტორიის შესაქმნელად.

5.1.2 გალვანომეტრიული შედუღების სახსრების კლასიფიკაცია:

1. წინა ფოკუსირების სკანირების ლინზა

ფოკუსირების ლინზასა და ლაზერულ გალვანომეტრს შორის პოზიციური ურთიერთობის მიხედვით, გალვანომეტრის სკანირების რეჟიმი შეიძლება დაიყოს წინა ფოკუსირების სკანირებად (სურათი 1 ქვემოთ) და უკანა ფოკუსირების ფოკუსირების სკანირებად (სურათი 2 ქვემოთ). ლაზერული სხივის სხვადასხვა პოზიციებზე გადახრისას (სხივის გადაცემის მანძილი განსხვავებულია) ოპტიკური ბილიკის სხვაობის არსებობის გამო, წინა ფოკუსირების რეჟიმის სკანირების პროცესში ლაზერის ფოკუსური ზედაპირი ნახევარსფეროსებური ზედაპირია, როგორც ეს ნაჩვენებია მარცხენა ფიგურაზე. პოსტფოკუსირების სკანირების მეთოდი ნაჩვენებია მარჯვენა სურათზე. ობიექტივის ლინზა არის F-გეგმის ლინზა. F-გეგმის სარკეს აქვს სპეციალური ოპტიკური დიზაინი. ოპტიკური კორექციის დანერგვით, ლაზერული სხივის ნახევარსფეროსებური ფოკუსური ზედაპირი შეიძლება ბრტყელ მდგომარეობაში მორგდეს. პოსტფოკუსირების სკანირება ძირითადად შესაფერისია იმ აპლიკაციებისთვის, რომლებიც მოითხოვს მაღალი დამუშავების სიზუსტეს და მცირე დამუშავების დიაპაზონს, როგორიცაა ლაზერული მარკირება, ლაზერული მიკროსტრუქტურის შედუღება და ა.შ.

2.უკანა ფოკუსირების სკანირების ლინზა

სკანირების არეალის ზრდასთან ერთად, იზრდება ფ-თეტა ლინზის დიაფრაგმაც. ტექნიკური და მატერიალური შეზღუდვების გამო, დიდი დიაფრაგმის ფ-თეტა ლინზები ძალიან ძვირია და ეს გადაწყვეტა არ არის მიღებული. ობიექტივის წინა გალვანომეტრის სკანირების სისტემა, ექვსღერძიან რობოტთან ერთად, შედარებით განხორციელებადი გადაწყვეტაა, რომელსაც შეუძლია შეამციროს დამოკიდებულება გალვანომეტრის აღჭურვილობაზე, აქვს სისტემის სიზუსტის მნიშვნელოვანი ხარისხი და კარგი თავსებადობა. ეს გადაწყვეტა მიღებულია ინტეგრატორების უმეტესობის მიერ. მიღება, ხშირად მოიხსენიება, როგორც ფრენის შედუღება. მოდულის სალტეების შედუღებას, პოლუსების გაწმენდის ჩათვლით, აქვს ფრენის გამოყენება, რაც შეიძლება მოქნილად და ეფექტურად გაზარდოს დამუშავების სიგანე.

3.3D გალვანომეტრი:

მიუხედავად იმისა, წინა ფოკუსირების სკანირებაა თუ უკანა ფოკუსირების სკანირება, ლაზერული სხივის ფოკუსის კონტროლი დინამიური ფოკუსირებისთვის შეუძლებელია. წინა ფოკუსირების სკანირების რეჟიმისთვის, როდესაც დასამუშავებელი სამუშაო ნაწილი პატარაა, ფოკუსირების ლინზას აქვს გარკვეული ფოკუსური სიღრმის დიაპაზონი, ამიტომ მას შეუძლია ფოკუსირებული სკანირება შეასრულოს მცირე ფორმატით. თუმცა, როდესაც დასასკანირებელი სიბრტყე დიდია, პერიფერიასთან ახლოს მდებარე წერტილები ფოკუსირებული არ იქნება და ვერ ფოკუსირდება დასამუშავებელი სამუშაო ნაწილის ზედაპირზე, რადგან ის აღემატება ლაზერული ფოკუსირების სიღრმის დიაპაზონს. ამიტომ, როდესაც ლაზერული სხივი კარგად უნდა იყოს ფოკუსირებული სკანირების სიბრტყის ნებისმიერ პოზიციაზე და ხედვის არე დიდია, ფიქსირებული ფოკუსური მანძილის მქონე ლინზის გამოყენება ვერ აკმაყოფილებს სკანირების მოთხოვნებს. დინამიური ფოკუსირების სისტემა არის ოპტიკური სისტემების ერთობლიობა, რომელთა ფოკუსური სიგრძე შეიძლება შეიცვალოს საჭიროებისამებრ. ამიტომ, მკვლევარები გვთავაზობენ დინამიური ფოკუსირების ლინზის გამოყენებას ოპტიკური გზის სხვაობის კომპენსაციისთვის და ჩაზნექილი ლინზის (სხივის გამაფართოებლის) გამოყენებას ოპტიკური ღერძის გასწვრივ წრფივად გადასაადგილებლად ფოკუსირების პოზიციის გასაკონტროლებლად და მისაღწევად. დასამუშავებელი ზედაპირი დინამიურად კომპენსირებას უკეთებს ოპტიკური გზის სხვაობას სხვადასხვა პოზიციაზე. 2D გალვანომეტრთან შედარებით, 3D გალვანომეტრის შემადგენლობა ძირითადად „Z-ღერძის ოპტიკურ სისტემას“ ამატებს, რათა 3D გალვანომეტრს შედუღების პროცესში თავისუფლად შეეძლოს ფოკუსირების პოზიციის შეცვლა და სივრცითი მოხრილი ზედაპირის შედუღების შესრულება, მატარებლის, მაგალითად, ჩარხის და ა.შ. შეცვლის საჭიროების გარეშე, როგორც ეს 2D გალვანომეტრის შემთხვევაში ხდება. რობოტის სიმაღლე გამოიყენება შედუღების ფოკუსირების პოზიციის რეგულირებისთვის.