振鏡技術不同領域的應用

隨著新應用的興起,掃描頭製造商麵臨著新的要求,比如計量學集成(高溫計、攝像機),以滿足如焊接和聚合物輪廓焊接應用要求。然而,如上所述,高功率和高亮度激光將給高精度掃描頭帶來很多其他要求,但它也打開了傳統打標應用以外的新市場。現在有許多應用都采用新技術,並且仍為私人專利。

  盡管如此,甚至傳統激光加工,比如焊接、切割或表麵處理現在都要求采用掃描振鏡。比如,采用高亮度激光器可高速切割薄金屬板,由於重量和慣性矩方麵原因,其速度超過傳統定位係統的極限。因此,零件定位已經被“無慣性”激光光束定位所取代。該加工工藝被稱為“遠程切割”。

  對於焊接應用,著名的“遠程焊接”工藝可采用機器人定位和高速掃描頭結合方式進行修改(“3D掃描焊接”)。已經證明該方法可將激光非工作時間幾乎減少至0(取決於焊縫位置和結構)。當機器人沿著輪廓執行平滑運動時,從一條焊縫到下一條的“跳動”偏差可通過掃描頭高精度高速掃描方式進行控製。該“掃描焊接”應用中,關鍵因素是軟件,它將位置和機器人速度以及掃描頭控製的光束定位結合起來。

  由於大量在1微米波長範圍內的高效率激光源(比如高功率半導體激光器)的出現,激光硬化工藝和激光熔覆現在已經成為機床市場的標準工藝。熱量局部集中可避免零件變形和損壞,因此可極大地減少重複工作。雖然如此,激光表麵硬化的挑戰是零件表麵上的理想的溫度分布。通過特殊的光學係統可以實現,該光學係統對激光強度輪廓進行“剪裁”,但是這種方法非常複雜和刻板。一種更為靈活和合理的解決方案是將激光束快速掃描和激光輸出功率快速控製相結合。該類裝置與高溫計共同工作,可以實現幾乎任何類的溫度分布和均勻溫度控製。

  從90年代中期以來,激光聚合物焊接已經成為汽車零部件、機械裝置、電子零件和消費產品的標準工具。它最初以繞焊開始,激光在焊縫上慢速運動。但是後來逐步進化出多種不同方法,比如平縫焊接或同步焊接,已經發展為今天的先進技術。同步加工的優勢(比如軟化整個焊接結構)是焊接路徑,也就是說待焊接零件的相對運動可作為過程控製參數。不幸的是,同步激光焊接要求激光熱源的幾何形狀和焊縫幾何形狀相同,這使得該技術非常複雜、昂貴和不靈活。一項聰明的解決方案是“半—同步”焊接,這種方式下激光光束在整條焊縫結構上重複運動,光束以高速運動使得整條焊縫加熱至軟化點之上,從而實現同步焊接和焊點路徑控製。由於焊接輪廓可通過軟件方便地更改,因此該方法非常靈活。當然,該方法限製於平麵結構(或至少是近似平麵),掃描區域尺寸在400×400mm內,並且激光功率可匹配;此外,所要求的速度和激光功率能夠與焊縫長度成比例。除靈活性外,由於該裝置使用了掃描頭和上述提及的光學係統,它還允許在線過程控製。 

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