लेजर गैल्वेनोमीटर का परिचय

लेजर स्कैनर, जिसे लेजर गैल्वेनोमीटर भी कहा जाता है, में XY ऑप्टिकल स्कैनिंग हेड, इलेक्ट्रॉनिक ड्राइव एम्पलीफायर और ऑप्टिकल रिफ्लेक्शन लेंस होते हैं। कंप्यूटर कंट्रोलर द्वारा प्रदान किया गया सिग्नल ड्राइविंग एम्पलीफायर सर्किट के माध्यम से ऑप्टिकल स्कैनिंग हेड को संचालित करता है, जिससे XY तल में लेजर बीम के विक्षेपण को नियंत्रित किया जाता है। सरल शब्दों में, गैल्वेनोमीटर लेजर उद्योग में प्रयुक्त एक स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर है। इसका पेशेवर नाम हाई-स्पीड स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर या गैल्वो स्कैनिंग सिस्टम है। इस गैल्वेनोमीटर को एमीटर भी कहा जा सकता है। इसकी डिज़ाइन विधि पूरी तरह से एमीटर की डिज़ाइन विधि का अनुसरण करती है। सुई की जगह लेंस का उपयोग किया जाता है, और प्रोब के सिग्नल को कंप्यूटर-नियंत्रित -5V-5V या -10V-+10V DC सिग्नल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, ताकि पूर्व निर्धारित क्रिया को पूरा किया जा सके। रोटेटिंग मिरर स्कैनिंग सिस्टम की तरह, यह विशिष्ट नियंत्रण प्रणाली रिट्रैक्टिंग मिरर की एक जोड़ी का उपयोग करती है। अंतर यह है कि लेंस के इस सेट को चलाने वाले स्टेपर मोटर को सर्वो मोटर द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस नियंत्रण प्रणाली में, एक स्थिति संवेदक का उपयोग किया जाता है। नकारात्मक प्रतिक्रिया लूप का डिज़ाइन सिस्टम की सटीकता को और सुनिश्चित करता है, और संपूर्ण सिस्टम की स्कैनिंग गति और बार-बार स्थिति निर्धारण की सटीकता एक नए स्तर पर पहुँच जाती है। गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग मार्किंग हेड मुख्य रूप से XY स्कैनिंग दर्पण, फील्ड लेंस, गैल्वेनोमीटर और कंप्यूटर-नियंत्रित मार्किंग सॉफ़्टवेयर से बना होता है। विभिन्न लेजर तरंग दैर्ध्य के अनुसार संबंधित ऑप्टिकल घटकों का चयन किया जाता है। संबंधित विकल्पों में लेजर बीम एक्सपैंडर, लेजर आदि भी शामिल हैं। लेजर प्रदर्शन प्रणाली में, ऑप्टिकल स्कैनिंग का तरंगरूप एक वेक्टर स्कैन होता है, और सिस्टम की स्कैनिंग गति लेजर पैटर्न की स्थिरता निर्धारित करती है। हाल के वर्षों में, उच्च गति वाले स्कैनर विकसित किए गए हैं, जिनकी स्कैनिंग गति 45,000 बिंदु/सेकंड तक पहुँच जाती है, जिससे जटिल लेजर एनिमेशन का प्रदर्शन संभव हो पाता है।

5.1 लेजर गैल्वेनोमीटर वेल्डिंग जोड़

5.1.1 गैल्वेनोमीटर वेल्डिंग जोड़ की परिभाषा और संरचना:

कॉलिमेशन फोकसिंग हेड एक यांत्रिक उपकरण को सहायक प्लेटफॉर्म के रूप में उपयोग करता है। यह यांत्रिक उपकरण आगे-पीछे गति करके विभिन्न प्रक्षेप पथों पर वेल्डिंग करता है। वेल्डिंग की सटीकता एक्चुएटर की सटीकता पर निर्भर करती है, इसलिए इसमें कम सटीकता, धीमी प्रतिक्रिया गति और अधिक जड़त्व जैसी समस्याएं आती हैं। गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग सिस्टम लेंस को विक्षेपित करने के लिए एक मोटर का उपयोग करता है। मोटर एक निश्चित धारा द्वारा संचालित होती है और इसमें उच्च परिशुद्धता, कम जड़त्व और तीव्र प्रतिक्रिया के लाभ हैं। जब गैल्वेनोमीटर लेंस पर किरण पड़ती है, तो गैल्वेनोमीटर का विक्षेपण लेजर किरण को बदल देता है। इस प्रकार, लेजर किरण गैल्वेनोमीटर सिस्टम के माध्यम से स्कैनिंग क्षेत्र में किसी भी प्रक्षेप पथ को स्कैन कर सकती है।

गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग सिस्टम के मुख्य घटक बीम विस्तार कोलिमेटर, फोकसिंग लेंस, XY दो-अक्षीय स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर, कंट्रोल बोर्ड और होस्ट कंप्यूटर सॉफ्टवेयर सिस्टम हैं। स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर से तात्पर्य मुख्य रूप से दो XY गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग हेड्स से है, जो उच्च गति वाले प्रत्यावर्ती सर्वो मोटरों द्वारा संचालित होते हैं। दोहरी-अक्षीय सर्वो सिस्टम X और Y अक्षीय सर्वो मोटरों को कमांड सिग्नल भेजकर XY दोहरी-अक्षीय स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर को क्रमशः X-अक्ष और Y-अक्ष के अनुदिश विक्षेपित करता है। इस प्रकार, XY दो-अक्षीय दर्पण लेंस की संयुक्त गति के माध्यम से, कंट्रोल सिस्टम होस्ट कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के पूर्व निर्धारित ग्राफिक टेम्पलेट के अनुसार गैल्वेनोमीटर बोर्ड के माध्यम से सिग्नल को निर्धारित पथ में परिवर्तित कर सकता है, और स्कैनिंग पथ बनाने के लिए वर्कपीस प्लेन पर तेजी से गति कर सकता है।

5.1.2 गैल्वेनोमीटर वेल्डिंग जोड़ों का वर्गीकरण:

1. फ्रंट फोकसिंग स्कैनिंग लेंस

फोकसिंग लेंस और लेजर गैल्वेनोमीटर के बीच स्थितिगत संबंध के अनुसार, गैल्वेनोमीटर के स्कैनिंग मोड को फ्रंट फोकसिंग स्कैनिंग (नीचे चित्र 1) और रियर फोकसिंग स्कैनिंग (नीचे चित्र 2) में विभाजित किया जा सकता है। लेजर बीम के विभिन्न स्थानों पर विक्षेपित होने पर ऑप्टिकल पथ अंतर (बीम संचरण दूरी भिन्न होती है) के कारण, पिछले फोकसिंग मोड स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान लेजर फोकल सतह एक अर्धगोलाकार सतह होती है, जैसा कि बाईं आकृति में दिखाया गया है। पोस्ट-फोकस स्कैनिंग विधि दाईं ओर के चित्र में दिखाई गई है। ऑब्जेक्टिव लेंस एक F-प्लेन लेंस है। F-प्लेन दर्पण का एक विशेष ऑप्टिकल डिज़ाइन है। ऑप्टिकल सुधार लागू करके, लेजर बीम की अर्धगोलाकार फोकल सतह को समतल किया जा सकता है। पोस्ट-फोकस स्कैनिंग मुख्य रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें उच्च प्रसंस्करण सटीकता और एक छोटी प्रसंस्करण सीमा की आवश्यकता होती है, जैसे लेजर मार्किंग, लेजर माइक्रोस्ट्रक्चर वेल्डिंग आदि।

2.रियर फोकसिंग स्कैनिंग लेंस

स्कैनिंग क्षेत्र बढ़ने के साथ-साथ एफ-थीटा लेंस का एपर्चर भी बढ़ता है। तकनीकी और भौतिक सीमाओं के कारण, बड़े एपर्चर वाले एफ-थीटा लेंस बहुत महंगे होते हैं और यह समाधान स्वीकार्य नहीं है। ऑब्जेक्टिव लेंस फ्रंट गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग सिस्टम को छह-अक्षीय रोबोट के साथ संयोजित करना अपेक्षाकृत व्यवहार्य समाधान है, जो गैल्वेनोमीटर उपकरण पर निर्भरता को कम करता है, सिस्टम की सटीकता को काफी हद तक बढ़ाता है और इसकी अनुकूलता भी अच्छी है। अधिकांश इंटीग्रेटर्स ने इस समाधान को अपनाया है। इसे अक्सर फ्लाइट वेल्डिंग कहा जाता है। मॉड्यूल बसबार की वेल्डिंग, जिसमें पोल ​​क्लीनिंग भी शामिल है, के फ्लाइट अनुप्रयोग हैं, जो प्रोसेसिंग चौड़ाई को लचीले और कुशल तरीके से बढ़ा सकते हैं।

3.3डी गैल्वेनोमीटर:

चाहे फ्रंट-फोकस्ड स्कैनिंग हो या रियर-फोकस्ड स्कैनिंग, डायनामिक फोकसिंग के लिए लेजर बीम के फोकस को नियंत्रित नहीं किया जा सकता। फ्रंट फोकस स्कैनिंग मोड में, जब प्रोसेस किया जाने वाला वर्कपीस छोटा होता है, तो फोकसिंग लेंस की एक निश्चित फोकल डेप्थ रेंज होती है, जिससे छोटे फॉर्मेट में भी फोकस्ड स्कैनिंग की जा सकती है। हालांकि, जब स्कैन किया जाने वाला प्लेन बड़ा होता है, तो परिधि के पास के बिंदु फोकस से बाहर हो जाते हैं और प्रोसेस किए जाने वाले वर्कपीस की सतह पर फोकस नहीं हो पाते क्योंकि वे लेजर फोकस की डेप्थ रेंज से बाहर होते हैं। इसलिए, जब स्कैनिंग प्लेन पर किसी भी स्थिति में लेजर बीम को अच्छी तरह से फोकस करने की आवश्यकता होती है और फील्ड ऑफ व्यू बड़ा होता है, तो फिक्स्ड फोकल लेंथ वाले लेंस का उपयोग स्कैनिंग आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता। डायनामिक फोकसिंग सिस्टम ऑप्टिकल सिस्टम का एक समूह है जिसकी फोकल लेंथ आवश्यकतानुसार बदल सकती है। इसलिए, शोधकर्ताओं ने ऑप्टिकल पाथ डिफरेंस की भरपाई के लिए डायनामिक फोकसिंग लेंस का उपयोग करने और फोकस पोजीशन को नियंत्रित करने के लिए ऑप्टिकल अक्ष के साथ रैखिक रूप से गतिमान अवतल लेंस (बीम एक्सपेंडर) का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया है, जिससे प्रोसेस की जाने वाली सतह पर अलग-अलग स्थितियों में ऑप्टिकल पाथ डिफरेंस की गतिशील रूप से भरपाई हो सके। 2D गैल्वेनोमीटर की तुलना में, 3D गैल्वेनोमीटर की संरचना में मुख्य रूप से एक "Z-अक्ष ऑप्टिकल सिस्टम" जोड़ा गया है, जिससे वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान फोकस की स्थिति को स्वतंत्र रूप से बदला जा सकता है और स्थानिक घुमावदार सतहों की वेल्डिंग की जा सकती है। इसके लिए 2D गैल्वेनोमीटर की तरह मशीन टूल आदि जैसे वाहक को बदलने की आवश्यकता नहीं होती है। वेल्डिंग फोकस की स्थिति को समायोजित करने के लिए रोबोट की ऊंचाई का उपयोग किया जाता है।