מערכת ריתוך רובוטית - ראש ריתוך גלונומטר

ראש המיקוד הקולימטיבי משתמש במכשיר מכני כפלטפורמה תומכת, ונע קדימה ואחורה דרך המכשיר המכני כדי להשיג ריתוך של ריתוכים עם מסלולים שונים.דיוק הריתוך תלוי בדיוק של המפעיל, ולכן יש בעיות כמו דיוק נמוך, מהירות תגובה איטית ואינרציה גדולה.מערכת סריקת הגלוונומטר משתמשת במנוע כדי להסיט את העדשה.המנוע מונע על ידי זרם מסוים ויש לו את היתרונות של דיוק גבוה, אינרציה קטנה ותגובה מהירה.כאשר קרן האור מוקרנת על עדשת הגלוונומטר, הסטייה של הגלוונומטר משנה את זווית ההחזרה של קרן הלייזר.לכן, קרן הלייזר יכולה לסרוק כל מסלול בשדה הראייה הסריקה דרך מערכת הגלוונומטר.הראש האנכי המשמש במערכת הריתוך הרובוטית הוא יישום המבוסס על עיקרון זה.

המרכיבים העיקריים שלמערכת סריקת גלוונומטרהם קולימטור הרחבת הקרן, עדשת מיקוד, גלוונומטר סריקה XY דו-צירי, לוח בקרה ומערכת תוכנת מחשב מארח.הגלוונומטר הסורק מתייחס בעיקר לשני ראשי הסריקה של גלוונומטר XY, המונעים על ידי מנועי סרוו חוזרים במהירות גבוהה.מערכת הסרוו הדו-צירית מניעה את גלוונומטר הסריקה הדו-צירי XY להסטה לאורך ציר ה-X וציר ה-Y בהתאמה על ידי שליחת אותות פקודה למנועי הסרוו בציר ה-X וה-Y.בדרך זו, באמצעות התנועה המשולבת של עדשת המראה הדו-צירית XY, מערכת הבקרה יכולה להמיר את האות דרך לוח הגלוונומטר לפי התבנית של הגרפיקה המוגדרת מראש של תוכנת המחשב המארח ומצב הנתיב שנקבע, ולנוע במהירות. במישור חומר העבודה כדי ליצור מסלול סריקה.

、

בהתאם ליחס המיקום בין עדשת המיקוד לגלונומטר הלייזר, ניתן לחלק את מצב הסריקה של הגלוונומטר לסריקת מיקוד קדמי (תמונה שמאל) וסריקת מיקוד אחורית (תמונה ימין).עקב קיומו של הבדל נתיב אופטי כאשר קרן הלייזר מסטייה למיקומים שונים (מרחק העברת הקרן שונה), מישור מוקד הלייזר בתהליך סריקת המיקוד הקודם הוא משטח מעוקל חצי כדורי, כפי שמוצג באיור השמאלי.שיטת סריקת המיקוד האחורי מוצגת באיור הימני, שבה עדשת האובייקטיבית היא עדשת שדה שטוח.לעדשת השדה השטוחה עיצוב אופטי מיוחד.

מערכת ריתוך רובוטית

על ידי הכנסת תיקון אופטי, ניתן להתאים את מישור המוקד ההמיספרתי של קרן הלייזר למישור.סריקת מיקוד אחורי מתאימה בעיקר ליישומים עם דרישות דיוק עיבוד גבוהות וטווח עיבוד קטן, כגון סימון לייזר, ריתוך מיקרו-מבנה בלייזר וכו'. ככל ששטח הסריקה גדל, כך גם גדל הצמצם של העדשה.בשל מגבלות טכניות וחומריות, המחיר של פלנסים בעלי צמצם גדול הוא יקר מאוד, ופתרון זה אינו מקובל.השילוב של מערכת סריקת הגלוונומטר מול עדשת האובייקטיב ורובוט בעל שישה צירים הוא פתרון בר ביצוע שיכול להפחית את התלות בציוד הגלוונומטר, ויכול להיות בעל מידה ניכרת של דיוק מערכת ותאימות טובה.פתרון זה אומץ על ידי רוב האינטגרטורים, אשר נקרא לעתים קרובות ריתוך מעופף.לריתוך של פס המודול, כולל ניקוי המוט, יש יישומים מעופפים, שיכולים להגדיל בצורה גמישה ויעילה את פורמט העיבוד.

בין אם מדובר בסריקת פוקוס קדמי או סריקה בפוקוס אחורי, לא ניתן לשלוט במיקוד קרן הלייזר לצורך מיקוד דינמי.במצב הסריקה במיקוד קדמי, כאשר חומר העבודה המיועד לעיבוד קטן, לעדשת המיקוד יש טווח עומק מוקד מסוים, כך שהיא יכולה לבצע סריקת מיקוד בפורמט קטן.עם זאת, כאשר המטוס לסריקה גדול, הנקודות הקרובות לפריפריה יהיו מחוץ לפוקוס ולא ניתן יהיה למקד אותן על פני השטח של חומר העבודה המיועד לעיבוד מכיוון שהוא חורג מהגבול העליון והתחתון של עומק מוקד הלייזר.לכן, כאשר קרן הלייזר נדרשת להיות ממוקדת היטב בכל מיקום במישור הסריקה ושדה הראייה גדול, השימוש בעדשת אורך מוקד קבוע אינו יכול לעמוד בדרישות הסריקה.

מערכת המיקוד הדינמית היא מערכת אופטית שניתן לשנות את אורך המוקד שלה לפי הצורך.לכן, על ידי שימוש בעדשת מיקוד דינמית כדי לפצות על הבדל הנתיב האופטי, העדשה הקעורה (מרחיב קרן) נעה ליניארית לאורך הציר האופטי כדי לשלוט במיקום המיקוד, ובכך להשיג פיצוי דינמי של הפרש הנתיב האופטי של המשטח לעיבוד בתפקידים שונים.בהשוואה לגלוונומטר 2D, הרכב הגלוונומטר 3D מוסיף בעיקר "מערכת אופטית בציר Z", המאפשרת לגלונומטר 3D לשנות בחופשיות את מיקום המוקד במהלך תהליך הריתוך ולבצע ריתוך משטח מעוקל מרחבי, ללא צורך בהתאמת הריתוך מיקום מיקוד על ידי שינוי גובה המנשא כגון כלי המכונה או הרובוט כמו גלוונומטר דו מימדי.

מערכת המיקוד הדינמית יכולה לשנות את כמות ביטול המיקוד, לשנות את גודל הנקודה, לממש התאמת מיקוד בציר Z ועיבוד תלת מימדי.

מרחק עבודה מוגדר כמרחק מהקצה המכני הקדמי ביותר של העדשה למישור המוקד או למישור הסריקה של המטרה.היזהר לא לבלבל את זה עם אורך המוקד האפקטיבי (EFL) של המטרה.זה נמדד מהמישור הראשי, מישור היפותטי שבו מניחים שכל מערכת העדשות תשבר, ועד למישור המוקד של המערכת האופטית.