Skannersystem
Skannersystem används för snabb och exakt styrning av laserstrålen och är en central komponent i många industriella lasersystem. Med hjälp av galvanometerdrivna speglar kan laserstrålen positioneras över ett arbetsfält med mycket hög hastighet utan att laserhuvudet eller arbetsstycket behöver förflyttas mekaniskt.
LMI AB arbetar med skannersystem för bland annat lasermärkning och lasersvetsning och har lång erfarenhet av integration av skannerteknik i både standardiserade och kundanpassade lasersystem.
Vad är ett laserskannersystem?
Ett galvanometerbaserat skannersystem, ofta kallat galvoskanner eller scan head, används för att styra laserstrålen över ett definierat arbetsfält.
I ett vanligt tvåaxligt skannersystem leds laserstrålen via två mycket lätta och snabbt rörliga speglar. Varje spegel drivs av en galvanometer och styr strålen i en axel. Genom att koordinera speglarnas rörelser kan laserstrålen förflyttas mycket snabbt och exakt till önskad position.
Till skillnad från ett mekaniskt XY-system behöver betydligt mindre massa accelereras och bromsas. Det möjliggör mycket höga positioneringshastigheter och snabba riktningsförändringar.
Skannertekniken lämpar sig därför särskilt väl för laserprocesser där strålen snabbt ska förflyttas mellan många punkter eller följa komplexa geometrier.n.
Skannersystem för lasermärkning
Lasermärkning är ett av de vanligaste användningsområdena för galvanometerskannrar. Skannern styr laserstrålen över arbetsstycket och kan exempelvis skapa:
- text och siffror
- logotyper och grafik
- serienummer
- streckkoder
- Data Matrix- och QR-koder
- konturer och geometriska mönster
- spårbarhetsmärkning
Den höga dynamiken gör det möjligt att kombinera hög märkhastighet med god positioneringsnoggrannhet.
Skanner, laser, styrsystem och fokuseringsoptik måste samtidigt fungera som ett komplett optiskt system för att önskat arbetsfält, spotstorlek och processresultat ska uppnås.edelhöga effekter till huvuden för högeffektslaserskärning.
Skannersystem för lasersvetsning
Skannerteknik används även inom industriell lasersvetsning. I stället för att enbart flytta hela laserhuvudet kan laserstrålen snabbt styras över arbetsstycket med hjälp av galvospeglar.
Det möjliggör både snabb positionering mellan svetsar och avancerade strålrörelser under själva svetsprocessen. Skannerbaserad lasersvetsning kan exempelvis användas för:
- punktsvetsning
- korta och komplexa svetsgeometrier
- högproduktiv automatiserad svetsning
- fin- och precisionssvetsning
- wobbling och andra kontrollerade strålrörelser
- remote welding
Kraven på skannersystemet kan skilja sig kraftigt mellan exempelvis lasermärkning, precisionssvetsning och remote welding. Skannern måste därför väljas efter den aktuella applikationen, lasereffekten och strålens egenskaper – inte enbart efter önskat arbetsfält.
Galvospeglar – en central del av skannersystemet
Galvospeglarna är de optiska komponenter som gör den snabba strålstyrningen möjlig. Eftersom speglarna måste accelerera och ändra riktning mycket snabbt ställs höga krav på låg massa, mekanisk styvhet och optisk kvalitet.
Samtidigt måste spegelytan vara anpassad till laserns våglängd, effekt och övriga optiska egenskaper.
Vid dimensionering eller byte av galvospeglar behöver bland annat följande beaktas:
- laserns våglängd
- lasereffekt och effekttäthet
- skannerapertur
- stråldiameter
- spegelsubstrat
- optisk coating
- termisk belastning
- skannerkonfiguration
Galvospeglar finns med optiska coatings för olika laservåglängder och applikationer, exempelvis fiber- och YAG-laser, gröna lasrar, UV och CO₂ samt för mer specialiserade krav såsom flera våglängder, korta laserpulser och olika polarisationstillstånd.
En galvospegel är därför inte en generell reservdel som enbart kan väljas efter fysisk storlek. Det optiska och mekaniska utförandet måste matcha både skannersystemet och laserprocessen.
F-theta-optik, arbetsfält och spotstorlek
Efter galvospeglarna passerar laserstrålen normalt genom fokuseringsoptik. I många tvådimensionella skannersystem används en F-theta-lins för att fokusera laserstrålen över ett definierat arbetsfält.
Valet av fokallängd påverkar bland annat:
- arbetsfältets storlek
- fokuserad spotstorlek
- arbetsavstånd
- effekttäthet
- processresultat
Ett större arbetsfält är därför inte automatiskt bättre. Ökad fokallängd och större arbetsfält påverkar även spotstorlek och andra processegenskaper och måste vägas mot kraven på exempelvis precision och effekttäthet.
Skanner och fokuseringsoptik bör därför dimensioneras som ett sammanhängande optiskt system..
2D- och 3D-skanning
Ett traditionellt tvåaxligt skannersystem styr laserstrålen i X- och Y-led över ett arbetsfält.
För applikationer där fokuspositionen även behöver förändras i Z-led kan skannersystemet kombineras med dynamisk fokusering eller annan 3D-teknik.
Det gör det möjligt att bearbeta:
- större arbetsfält
- komponenter med höjdvariationer
- tredimensionella geometrier
- applikationer där fokus behöver förändras dynamiskt under processen
3D-skanning ger därmed ytterligare möjligheter när arbetsstycket inte är plant eller när ett större tredimensionellt arbetsområde behöver bearbetas.
Styrning och systemintegration
Ett skannersystem fungerar inte isolerat. För att skapa en komplett laserprocess behöver skanner, laser, styrsystem och eventuell maskinautomation kommunicera med varandra.
Beroende på system och applikation kan integrationen omfatta:
- skannerstyrning
- lasertrigger och effektstyrning
- digitala I/O
- encodersignaler
- processing-on-the-fly
- vision
- robot eller annan automation
- säkerhetssystem
- processövervakning
För LMI AB är skannersystemet därför inte en fristående komponent utan en del av den kompletta laser- och automationslösningen.
Service, reservdelar och ersättningsskannrar
När ett befintligt skannersystem behöver repareras eller ersättas är det viktigt att identifiera exakt utförande och konfiguration.
Två skannrar med närliggande modellbeteckningar kan exempelvis skilja sig i:
- mekaniskt utförande
- kontaktplacering
- galvospeglar
- spegelsubstrat
- optisk coating
- interface
- kylning
- tuning
- optisk konfiguration
Det är därför inte alltid tillräckligt att känna till skannerfamilj och apertur. Artikelnummer, serienummer, dokumentation och information om den befintliga konfigurationen kan vara avgörande för att identifiera rätt ersättningsprodukt.
LMI AB kan hjälpa till med identifiering och specifikation av skannersystem, galvospeglar och tillhörande optiska komponenter för både nya och befintliga lasersystem.gram av originaldelar och slitkomponenter för sina skär- och svethuvuden.
Skannersystem från LMI AB
LMI AB erbjuder och integrerar skannersystem för industriella laserapplikationer med särskilt fokus på bland annat lasermärkning och lasersvetsning.
Valet av skanner är alltid applikationsberoende. Genom erfarenhet av skannerteknik, laser, optik, styrning och kompletta maskinsystem kan LMI AB hjälpa till att välja och integrera en scannerlösning anpassad till den aktuella processen.
Se våra skannersystem nedan för mer information om enskilda modeller och deras tekniska specifikationer.
Vanliga frågor om skannersystem
En galvoskanner använder snabbt reglerade galvanometrar och speglar för att styra en laserstråle över ett arbetsfält. Tekniken möjliggör betydligt snabbare strålpositionering än om hela laserhuvudet behöver flyttas mekaniskt.
Den grundläggande skannerprincipen används inom båda processerna, men kraven kan skilja sig kraftigt. Lasereffekt, stråldiameter, speglar, coating, kylning, dynamik och optik måste dimensioneras för respektive applikation.
Galvospegeln är den optiska spegel som sitter på galvanometerns rörliga axel och styr laserstrålen. I ett vanligt tvåaxligt system används två speglar för att styra strålen i X- respektive Y-led.
Nej. Spegelsubstrat, coating, massa och optiska egenskaper måste vara anpassade till den aktuella skannern, laservåglängden och applikationen.
Arbetsfältet bestäms av kombinationen av bland annat skannerns maximala skanningsvinkel och fokuseringsoptikens fokallängd. Valet påverkar samtidigt spotstorlek och andra processegenskaper.
Ja. För att identifiera rätt ersättningsskanner behövs normalt information om befintlig modell och konfiguration. Artikelnummer, serienummer, bilder, dokumentation samt information om laser och applikation underlättar identifieringen.
Kontakta LMI AB om laserhuvud
Behöver du ett skannersystem till en ny laserinstallation eller söker du en ersättningsskanner, galvospeglar eller tillhörande optik till ett befintligt system?
Kontakta LMI AB med information om laser, applikation och befintlig utrustning så hjälper vi dig att identifiera och specificera en lämplig lösning.
Kontakta Tim Smith för rådgivning om skannersystem.
Tim Smith
Kontaktperson för skannersystem