Лазеры используются в огромном количестве приложений для резки, сверления, сварки, маркировки или структурирования деталей в самых разных областях применения во многих отраслях промышленности для оптимизации производственных процессов и удовлетворения потребности в постоянно растущем качестве компонентов. Что касается пропускной способности и точности, мощность лазера обычно не является ограничивающим фактором. Повышение производительности и качества обеспечивается высокопроизводительными системами позиционирования, контроллерами движения и программным обеспечением, а также более высокой скоростью связи и синхронизацией между платформами движения, лазерными контроллерами и блоками управления лучом.
Например, они используются для производства гальванометров, которые представляют собой высокодинамичные двигатели с подвижной катушкой. В современных гальванических сканерах малоинерционное зеркало приводится в действие по замкнутому контуру для позиционирования лазерного луча с высокой скоростью, точностью и повторяемостью. Комбинация двух гальвосканеров в одной системе позволяет управлять лазерным лучом в двух измерениях. Типичные углы сканирования находятся в диапазоне ±20 градусов. Это приводит к хорошим результатам в отношении динамики и точности, когда, например, циферблаты должны быть нанесены на функциональные компоненты. Движение в направлении XY может быть расширено с помощью линейного двигателя с перекрестными роликами XY позиционирования.
Модуль управления лазером EtherCAT и HMI
Раньше совмещение движения и лазерного источника было сложным, но специальный модуль управления лазером с поддержкой EtherCat теперь позволяет напрямую управлять лазерным источником, повышая как точность, так и производительность.
EtherCAT — это современная, открытая, работающая в режиме реального времени полевая система на базе Ethernet. EtherCAT используется инженерами систем управления и систем в качестве надежной, высокоскоростной сети реального времени для решений по управлению машинами. Гибкость системы полевой шины и точная синхронизация всех сетевых устройств помогли EtherCAT завоевать популярность во всем мире. В высокопроизводительных приложениях точная синхронизация является критическим фактором. Ведомый модуль LCM EtherCAT от ACS предлагает широкий спектр функций, в том числе цифровую импульсную модуляцию для динамического управления мощностью, выходные импульсы или стробирующие сигналы (сигналы включения/выключения), которые синхронизируются с позициями на двух- или шестимерном пути движения или программируемые рабочие зоны. Узлы ACS синхронизируются с помощью механизма EtherCAT Distributed Clocks (DC), поддерживающего короткое время цикла — 1 мс, 0,5 мс, 0,25 мс и 0,2 мс (1, 2, 4 и 5 кГц).
Модуль LCM управляет практически любым лазером через универсальные электрические интерфейсы. В дополнение к выходу высокоскоростного лазерного сигнала модуль также оснащен специальной системой блокировки, входом ошибки и выходом разрешения. Также доступны восемь цифровых входов/выходов для специальных функций лазера. Проблемы при разработке надежной и масштабируемой платформы для лазерной обработки или микропроизводства могут быть решены намного лучше и быстрее с помощью лазерного модуля этого типа. Хорошие платформы HMI могут обеспечить дальнейшее упрощение. Это особенно относится к оптимизации точности и воспроизводимости лазерного управления движением, а также к разработке соответствующего программного обеспечения. Разработчики машин, системные интеграторы и пользователи в равной степени выигрывают от этого, поскольку это приводит к повышению производительности машины и снижению затрат на разработку.
Сканирование больших площадей и заготовок
Простые реализации гальванометрических сканеров и систем позиционирования работают не одновременно, а последовательно, разделяя большие области на более мелкие сегменты, сшитые вместе. Таким способом невозможно эффективно разметить большие области с множеством мелких деталей. Меньшие детали требуют больших ускорений, а большие площади требуют больших диапазонов перемещения. Рекомендуется многоступенчатый подход, разделяющий траектории для более мелких, легких и, следовательно, более быстрых систем позиционирования с более короткими диапазонами и для более крупных, тяжелых и относительно медленных компонентов движения с более длинными диапазонами перемещения.
По сути, лазерная маркировка работает аналогично человеческому письму. Рука, как медленная опорно-двигательная система, обеспечивает грубую ловкость рук, в то время как кисть и пальцы точно формируют отдельные буквы, что соответствует движению сканера гальванометра. Аналогично этому, шаблоны движения столика X/Y и сканера синхронизируются контроллером и выполняются одновременно во время сканирования. Этот процесс позволяет эффективно маркировать большие площади множеством мелких деталей и, следовательно, увеличивает производительность.
Поскольку меньшие углы отклонения лазерного луча положительно влияют на оптические ошибки, достигается более высокая точность обработки по сравнению с традиционным процессом; при этом также исключаются ошибки шитья.
Сочетание передовых контроллеров движения и высокоточных и динамичных позиционирующих столиков дает преимущество системным интеграторам и производителям оборудования для лазерной обработки. Инженеры, такие как инженеры PI и ACS, постоянно работают над лучшими решениями и теперь могут предлагать платформы автоматизации мирового класса, которые превосходят текущие стандарты качества и пропускной способности.