1、市场应用背景:
在当今智能制造与精密加工需求快速增长的背景下,大幅面激光加工已成为多个行业(如工艺品、汽车、医疗、消费电子、日常消费用品等)关键工艺的重要组成部分。然而,传统的单一振镜控制技术在面对超大幅面加工任务时,因以下问题而难以满足现代制造对高速、高精加工的需求:
(1) 平台轴动作缓慢:机械结构负载较大,无法进行较大的快速加减速,拐角处抖动较大;
(2) 振镜幅面限制:振镜自身的视野有限,无法独立完成大工件/较大范围的加工;
(3) 加工效率,精度降低:拼接方式加不断停顿启动影响加工效率,衔接处效果不佳,轨迹有偏差。
2、行业升级需求:
与此同时,用户越来越需要一个完整的激光加工控制系统,能够覆盖从图形加工代码生成、激光参数设定到加工执行的每一个细节,提供高度集成一体化控制的大幅面激光振镜加工运动控制解决方案,确保在超大幅面场景中的激光加工精度、连贯性和减少激光加工时的不良率,减少工程师维护工作,提升效率,加快项目落地时间。
3、正运动解决方案简介:
为解决以上痛点,正运动技术推出的大幅面振镜联动激光加工运动控制解决方案,基于自主研发的激光振镜运动控制器ZMC408SCAN-V22,专为以下高品质激光加工场景而设计:
(1) 超大幅面图案加工:适用于产品激光加工尺寸超过静态扫描振镜范围的任务;
(2) 高效一次成型:无需停顿分步操作和重新定位,一次性成型,提高大幅面激光加工的连贯性和良率;
(3) 提供扫描振镜视觉高精度校正,平台轴1维、二维误差补偿,保证加工定位精度;
(4) 扫描振镜可实时对平台伺服的跟随误差进行自动补偿纠偏;
(5) 联动解决方案支持图形编辑,CAD导图,并提供了多种联动加工模式,自动规划扫描振镜与伺服平台轨迹运动。满足不同加工工艺动作;
(6) 支持精准高速的激光控制,如PSO同步位置输出,PWM、模拟量能量跟随等功能。
基于ZMC408SCAN-V22的大幅面振镜联动激光加工运动控制解决方案主要应用于高速标刻、激光清洗、精密切割、精密焊接等非接触式激光加工过程中,通过高速振动的镜片来改变激光的方向,实现高速高精的激光加工。广泛应用于高速高精的激光控制+振镜控制+运动控制的激光加工场合。
正运动解决方案可为大幅面激光加工带来了以下应用优势:
(1) 支持振镜与伺服控制,实现振镜与平台的实时同步联动控制,进行振镜与平台周期位置补偿,保证控制系统的可靠性;
(2) 集成 EtherCAT总线、脉冲、模拟量、高速IO输入输出各种外设硬件接口,统一集中控制,可降低设备控制成本;
(3) 支持二次开发,提供C++,C#等多种 上位机开发编程、提供专用激光函数库及应用案例;
(4) 支持脱机控制运行,可加载多个脱机文件,通过IO或者API函数触发运行,保证系统稳定性;
(5) 可根据不同材料和表面类型编辑大幅面激光加工工艺,调整激光能量、脉冲持续时间和位置,实现非接触式加工,确保高加工精度和可控性。
(6) 支持大幅面振镜振镜校正,多振镜头拼接,确保大幅面图案的整体一致性与加工品质;
(7) 接受软件功能及硬件定制,快速扩展应用各种非标结构;
(8) 具备丰富的激光振镜加工工艺、图形编辑工艺、多种加工模式等激光加工系统功能。
1、方案采用了四轴联动算法,能实现在大范围加工区域内进行“边走边打”,即平台的移动与扫描振镜进行同步激光加工的操作,一次性成型,无需多次停顿和重新定位。加工范围不受振镜幅面限制,可解决大范围激光加工拼接误差导致的接缝错位问题,缩短加工时间,提高生产效率,并确保激光加工出来的样品,达到较高的加工精度标准,相比静态拼接方式效率提高30%。
2、自主开发的图形轨迹规划算法,按照加工图形轨迹点的频率进行拆解,其中高频部分由振镜执行,低频部分由平台执行,提升加工效率;根据平台的跟随误差实时动态误差补偿,提高控制精度。
3、高精度PSO,等间距输出,解决传统激光加工在倒角激光加工能量输出不恒定的问题,提高激光振镜加工质量。
4、PWM,模拟量与速度同步输出功能,FPGA硬件实现高精度PWM输出,可实时调整激光功率、提高加工一致性。