रोबोटिक वेल्डिंग सिस्टम – गैल्वेनोमीटर वेल्डिंग हेड

कोलिमेटिंग फोकसिंग हेड एक यांत्रिक उपकरण को सहायक प्लेटफॉर्म के रूप में उपयोग करता है, और विभिन्न प्रक्षेप पथों वाली वेल्डिंग करने के लिए इस उपकरण के माध्यम से आगे-पीछे गति करता है। वेल्डिंग की सटीकता एक्चुएटर की सटीकता पर निर्भर करती है, इसलिए इसमें कम सटीकता, धीमी प्रतिक्रिया गति और अधिक जड़त्व जैसी समस्याएं होती 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 सटीकता, कम जड़त्व और तीव्र प्रतिक्रिया के लाभ हैं। जब प्रकाश किरण गैल्वेनोमीटर लेंस पर पड़ती है, तो गैल्वेनोमीटर का विक्षेपण लेजर किरण के परावर्तन कोण को बदल देता है। इसलिए, लेजर किरण गैल्वेनोमीटर सिस्टम के माध्यम से स्कैनिंग क्षेत्र में किसी भी प्रक्षेप पथ को स्कैन कर सकती है। रोबोटिक वेल्डिंग सिस्टम में उपयोग किया जाने वाला ऊर्ध्वाधर हेड इसी सिद्धांत पर आधारित एक अनुप्रयोग है।

मुख्य घटकगैल्वेनोमीटर स्कैनिंग प्रणालीबीम विस्तार कोलिमेटर, फोकसिंग लेंस, XY दो-अक्षीय स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर, नियंत्रण बोर्ड और होस्ट कंप्यूटर सॉफ्टवेयर सिस्टम इसके घटक हैं। स्कैनिंग गैल्वेनोमीटर मुख्य रूप से दो XY गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग हेड को संदर्भित करता है, जो उच्च गति वाले प्रत्यावर्ती सर्वो मोटरों द्वारा संचालित होते हैं। दोहरी-अक्षीय सर्वो प्रणाली 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 करती है। इस प्रकार, XY दो-अक्षीय दर्पण लेंस की संयुक्त गति के माध्यम से, नियंत्रण प्रणाली होस्ट कंप्यूटर सॉफ्टवेयर के पूर्व निर्धारित ग्राफिक्स के टेम्पलेट और निर्धारित पथ मोड के अनुसार गैल्वेनोमीटर बोर्ड के माध्यम से सिग्नल को परिवर्तित कर सकती है, और स्कैनिंग पथ बनाने के लिए वर्कपीस के तल पर तेजी से गति कर सकती है।

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फोकसिंग लेंस और लेजर गैल्वेनोमीटर के बीच स्थितिगत संबंध के अनुसार, गैल्वेनोमीटर के स्कैनिंग मोड को फ्रंट फोकसिंग स्कैनिंग (बाएं चित्र) और बैक फोकसिंग स्कैनिंग (दाएं चित्र) में विभाजित किया जा सकता है। लेजर किरण के विभिन्न स्थानों पर विक्षेपित होने पर प्रकाशीय पथ अंतर (किरण संचरण दूरी भिन्न होती है) के कारण, पिछली फोकसिंग स्कैनिंग प्रक्रिया में लेजर फोकल तल एक अर्धगोलाकार वक्र सतह होता है, जैसा कि बाएं चित्र में दिखाया गया है। बैक फोकसिंग स्कैनिंग विधि दाएं चित्र में दिखाई गई है, जिसमें ऑब्जेक्टिव लेंस एक समतल क्षेत्र लेंस है। समतल क्षेत्र लेंस की एक विशेष प्रकाशीय संरचना होती है।

रोबोटिक वेल्डिंग सिस्टम

ऑप्टिकल करेक्शन लागू करके, लेजर बीम के अर्धगोलाकार फोकल प्लेन को समतल में समायोजित किया जा सकता है। बैक फोकसिंग स्कैनिंग मुख्य रूप से उच्च प्रोसेसिंग सटीकता और छोटे प्रोसेसिंग रेंज वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे लेजर मार्किंग, लेजर माइक्रोस्ट्रक्चर वेल्डिंग आदि। स्कैनिंग क्षेत्र बढ़ने के साथ-साथ लेंस का एपर्चर भी बढ़ता है। तकनीकी और सामग्री संबंधी सीमाओं के कारण, बड़े एपर्चर वाले लेंस बहुत महंगे होते हैं, इसलिए यह समाधान स्वीकार्य नहीं है। ऑब्जेक्टिव लेंस के सामने गैल्वेनोमीटर स्कैनिंग सिस्टम और छह-अक्षीय रोबोट का संयोजन एक व्यवहार्य समाधान है जो गैल्वेनोमीटर उपकरण पर निर्भरता को कम कर सकता है, और सिस्टम की सटीकता और अनुकूलता को काफी हद तक बढ़ा सकता है। इस समाधान को अधिकांश इंटीग्रेटर्स ने अपनाया है, जिसे अक्सर फ्लाइंग वेल्डिंग कहा जाता है। मॉड्यूल बसबार की वेल्डिंग, जिसमें पोल ​​की सफाई भी शामिल है, के फ्लाइंग अनुप्रयोग हैं, जो प्रोसेसिंग फॉर्मेट को लचीले और कुशलतापूर्वक बढ़ा सकते हैं।

चाहे फ्रंट-फोकस स्कैनिंग हो या रियर-फोकस स्कैनिंग, डायनामिक फोकसिंग के लिए लेजर बीम के फोकस को नियंत्रित नहीं किया जा सकता है। 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 फोकसिंग 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 हैं क्योंकि यह लेजर फोकल डेप्थ की ऊपरी और निचली सीमाओं से अधिक हो जाता है। 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 है।

डायनामिक फोकसिंग सिस्टम एक ऑप्टिकल सिस्टम है जिसकी फोकल लंबाई को आवश्यकतानुसार बदला जा सकता है। इसलिए, ऑप्टिकल पथ अंतर की भरपाई के लिए डायनामिक फोकसिंग लेंस का उपयोग करके, अवतल लेंस (बीम एक्सपेंडर) ऑप्टिकल अक्ष के अनुदिश रैखिक रूप से गति करता है ताकि फोकस स्थिति को नियंत्रित किया जा सके, जिससे संसाधित की जाने वाली सतह के विभिन्न स्थानों पर ऑप्टिकल पथ अंतर का डायनामिक मुआवजा प्राप्त होता है। 2D गैल्वेनोमीटर की तुलना में, 3D गैल्वेनोमीटर संरचना में मुख्य रूप से एक "Z-अक्ष ऑप्टिकल सिस्टम" जोड़ा जाता है, जो 3D गैल्वेनोमीटर को वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान फोकल स्थिति को स्वतंत्र रूप से बदलने और स्थानिक घुमावदार सतह वेल्डिंग करने की अनुमति देता है, बिना 2D गैल्वेनोमीटर की तरह मशीन टूल या रोबोट जैसे वाहक की ऊंचाई को बदलकर वेल्डिंग फोकस स्थिति को समायोजित करने की आवश्यकता के।

डायनामिक फोकसिंग सिस्टम डिफोकस की मात्रा को बदल सकता है, स्पॉट के आकार को बदल सकता है, जेड-अक्ष फोकस समायोजन और त्रि-आयामी प्रसंस्करण को साकार कर सकता है।

कार्य दूरी को लेंस के सबसे आगे वाले यांत्रिक किनारे से ऑब्जेक्टिव के फोकल तल या स्कैन तल तक की दूरी के रूप में परिभाषित किया जाता है। कृपया इसे ऑब्जेक्टिव की प्रभावी फोकल लंबाई (EFL) से भ्रमित न करें। EFL को मुख्य तल से मापा जाता है, जो एक काल्पनिक तल है जिसमें संपूर्ण लेंस प्रणाली अपवर्तित होती है, और ऑप्टिकल प्रणाली के फोकल तल तक की दूरी होती है।