Ringkasan Terperinci Kepala Kimpalan Laser Terbang

Ringkasan TerperinciKepala Kimpalan Laser Terbang

Ia merangkumi nama komponen, definisi, prinsip, parameter reka bentuk dan pengiraan formula, dan boleh digunakan untukkimpalan pengimbasan berkelajuan tinggi(seperti sistem galvanometer) atau aplikasi kimpalan jarak jauh.

1. Komposisi dan Definisi Kepala Kimpalan Laser Kimpalan Terbang

Kimpalan terbang (Kimpalan Laser Pengimbasan) merealisasikan pemfokusan dinamik melalui galvanometer berkelajuan tinggi yang memantulkan pancaran laser, dan sesuai untuk kawasan yang luas dankimpalan berkelajuan tinggiKomponen terasnya adalah seperti berikut:

1. Modul Kolimasi Rasuk

Kolimator

Fungsi: Tukarkan output laser divergen (NA=0.1~0.22) oleh gentian optik kepada pancaran selari.

Parameter utama: Panjang fokus fcoll, diameter pancaran kolimat Dcoll.

Formula：

1.2 Sistem Pengimbasan Galvanometer

Cermin Galvo paksi-X/Y

Fungsi: Menukar arah pancaran cahaya melalui cermin berputar berkelajuan tinggi untuk mencapai pengimbasan satah dua dimensi.

Parameter utama: Kelajuan pengimbasan (biasanya ≥10m/s), ketepatan kedudukan ulangan (<±5μrad), saiz cermin (perlu meliputi diameter pancaran Dcoll).

Motor galvanometer: Motor servo atau motor galvanometer dengan masa tindak balas <1ms.

1.3 Modul Pemfokusan Dinamik (Kanta F-Theta atau Galvanometer + Kanta Medan Rata)

Kanta F-Theta

Fungsi: Tukarkan sudut pesongan galvanometer kepada anjakan linear pada satah untuk mengekalkan ketekalan fokus.

Formula utama:

2. Prinsip Kerja

Laluan pancaran: Laser → Kolimator → Galvanometer X → Galvanometer Y → Kanta F-Theta → Permukaan bahan kerja.

Pemfokusan dinamik:

Apabila sudut pesongan galvanometer ialah θ, kedudukan fokus (x, y) ditukar oleh kanta F-Theta sebagai:

3. Parameter dan Formula Reka Bentuk Utama

3.1 Pengiraan Saiz Titik

Diameter titik fokus d (had pembelauan):

3.2 Julat Pengimbasan dan Sudut Galvanometer

Julat pengimbasan maksimum L:

3.3 Kelajuan dan Pecutan Kimpalan

Halaju linear v

3.4 Kedalaman Fokus (DOF)

3.5 Ketumpatan Kuasa dan Input Tenaga

Ketumpatan kuasa I:

Ketumpatan tenaga E (kimpalan denyut):

4. Reka Bentuk Penyimpangan dan Pengoptimuman

4.1 Pembetulan Aberasi Kanta F-Theta

Herotan: Ia perlu memenuhi r∝θ, dan herotan tak linear hendaklah <0.1%.

Kelengkungan medan: Reka bentuk medan rata melalui kumpulan berbilang kanta.

4.2 Ralat Penyegerakan Galvanometer

Kelewatan galvanometer X/Y hendaklah <1μs untuk mengelakkan bintik elips.

5. Contoh Proses Reka Bentuk

Keperluan input: Julat pengimbasan L, saiz titik d, kelajuan kimpalan v. Pilih kanta F-Theta: Tentukan fθ mengikut L=2fθtan(θmax).

Kira parameter galvanometer: Halaju sudut ω=v/fθ, dan sahkan prestasi galvanometer.

Sahkan kualiti titik: Optimumkan penyimpangan kumpulan kanta melalui Zemax/OpticStudio.

6. Langkah berjaga-jaga

Pengurusan terma: Galvanometer dan kanta memerlukan penyejukan air di bawah kuasa tinggi (seperti >1kW).

Perlindungan anti-perlanggaran: Galvanometer memerlukan brek kecemasan untuk mengelakkan perlanggaran mekanikal.

Penentukuran: Kalibrasi koaksialiti laluan optik (sisihan <0.05mm) secara berkala.