основанные на Гальванометр оптически блоки развертки предпочитаемое располагая решение для все больше и больше широкого ряда промышленного, научного, воображения, и медицинских применений лазера. Пока несколько просматривая подходов доступные, основанные на гальванометр блоки развертки — обыкновенно вызываемые «galvos» — гибкость, скорость и точность предложения по привлекательной цене. Пока много отображая применений пользуются способностью galvo обеспечить постоянную скорость для главного качества изображения, другие основанные на вектор просматривая применения извлекают пользу из быстрых времен на ответ шага современных galvos. С продолжаемыми выдвижениями в технологию galvo и сервопривода, приборы сегодня предлагают ширины полосы частот короткозамкнутого витка нескольких килогерцев даже для более больших лучей, времен шаг-ответа в ряде 100-&s, максимальной частоты >2kHz rms, одиночного уровня microradian- располагая разрешение, более низких цен в ось и гибкого располагая контроля описать разнообразие движения через широкие углы.

Это включало новые уровни представления в маркировке лазера и других применениях материальной обработки, через сверлить, высокие печать разрешения и системы открытия применений отображать, анализа ДНК и лекарства, и системы низкой цены биомедицинские которые приносят возможности скрининга и обнаружения от исследовательской лабаратории к офису доктора. Требования к дизайна каждого применения, однако, внимание места меняя на скорости, точности, размере и цене.

К счастью, много конфигурации galvo и возможностей позволяют дизайнеры системы выбрать оптимальный продукт для требований применения цели.

Компоненты и технология

Система galvo состоит из 3 главных компонентов: гальванометр, зеркало (или зеркала) и водитель сервопривода который контролирует систему. По мере того как системы galvo предлагают более высокие скорости и представление, правильный дизайн и свойственный выбор среди этих компонентов будут все больше и больше важными к достигать максимальной производительности. По мере того как системы galvo достигали времена шага 100-&s и частоты rms достигал >2kHz, много из правил и принципов дизайна которые приложили систем-располагая представление были измерены в миллисекундах больше не адекватен.

Гальванометр

Galvo сам имеет 2 большой части: привод который манипулирует нагрузку зеркала и объединенный детектор положения который снабжает данные по положения зеркала система короткозамкнутого витка.

2 конфигурации привода обыкновенно служат сегодняшние высокопроизводительные системы. Двигая магнит, в котором магнит часть ротора и катушка часть статора, обеспечивает самые высокие систем-резонирующие частоты из-за своего равномерного дизайна ротора. Двигая катушка, в которой катушка объединенная к ротору и в которой магнит часть статора, предлагает самый высокий коэффициент вращающ-к-инерции и самую высокую эффективность вращающего момента.

В 2 общих типах детекторов положения, движения элемента детектора как часть структуры ротора galvo. В двигая диэлектрическом емкостном дизайне, источник радиочастоты управляет 2 переменными конденсаторами, и приводя выпрямленные дифференциальные течения сообщают положение привода и зеркала galvo. В новых оптически дизайнах детектора положения, источник света освещает части 4 фотоэлементов. Между источником света и приемниками, двигая бабочкой как бросания формы больше или меньше тени на пары клеток приемника. Приводя течения сообщают положение привода и зеркала galvo.

Дизайн располагая детектора значительно определяет располагая точность системы, и свои характеристики инерциальной и резонирующей частоты для влияния скорости системы. Особенности компакта, малошумных и низких инерции наших запатентованных оптически детекторов положения обеспечивают более высокую скорость, более небольшой размер, и уменьшенную цену сравненную с емкостными приборами, без жертвовать точность или стабильность. Кроме того, некоторые емкостные детекторы могут испустить шум RF электрический который может помешать с близрасположенной электроникой в системе и этот шум исключен с оптически детекторами положения.

Зеркало

Зеркало важный компонент системы, особенно на увеличенных скоростях. Свой дизайн может сделать или сломать цели дизайна для скорости и точности.

Самое большее основной уровень, зеркало или зеркала должны держать необходимый диаметр луча над необходимым угловым рядом определенным в типичном применении. Толщина зеркала, профиль, поперечное сечение и материалы (наиболее обыкновенно синтетические сплавленный кремнезем, кремний или бериллий) крайне важный. Они влияют на инерцию системы так же, как частоту жесткости и резонирующих собрания привода и зеркала.

Повышения жесткости и резонирующей частоты которые значительно не добавляют для того чтобы подытожить инерцию системы для того чтобы включить более быстрые времена на ответ и более высокую ширину полосы частот. Поэтому, дизайн зеркала влияет на не только оптически путь и цену системы galvo, но также скорость и точность всеохватывающей системы.

В системах управлять-луча 2-оси, расстояние между осями поворота и доступным угловым рядом дизайна обычно требует, что второе зеркало в системе будет больше чем первое. Вследствие этого, второе зеркало может быть компонентом который ограничивает скорость всей системы 2 осей, делающ свои дизайн и конструкцию критическими. В оптимизированном дизайне 2-оси, второе зеркало в такой системе снабдит только небольшие пределы скорость системы, по сравнению с первым зеркалом.

Водитель сервопривода

Окончательный компонент системы galvo сети сервопривода которые управляют galvo и контролируют положение зеркала. Сервопривод демодулирует выходные сигналы текущего объема производства детектора положения, сравнивает их с управляемым сигналом положения и управляет приводом для того чтобы принести galvo к пожеланному положению, принуждая ошибку между сигналами почти до нул.

Типичные сервоприводы используют сочетание из обнаруженное положение, течение привода galvo, угловая скорость, и сигналы ошибки или объединенн--ошибки включить контроль системы короткозамкнутого витка на пожеланных располагая скорости и точности. Как раз по мере того как много выдвижений в дизайн приводов и детекторов положения, продолжающийся развития в электронике сервопривода критические к принимать самое полное преимущество выдвижений galvo в ширину полосы частот и возможность rms. Новые цифровые архитектуры сервопривода как Государство-космос, нажимали представление galvo за что было достижимо с сетноыми-аналогов или цифровыми сервоприводами PID.

Сетноые-аналогов конфигурации сервопривода

2 сетноых-аналогов конфигурации сервопривода обыкновенно оптимизировать или сбалансировать требования к скорости и точности, которые часто состязаются в важности. Интегрируя сервопривод, названный класс 1, или PID (Пропорциональн-Объединенн-производное), используют интегрированную ошибку положения для того чтобы установить к высокому уровню располагать точность с наименьшей угловой ошибкой. Применения которые оценивают точность над скоростью часто полагаются на интегрируя регуляторах сервопривода класса 1. Не-интегрируя сервопривод, или класс 0, могут обеспечить более высокие скорости системы потому что он избегает времени интеграции. Эта конфигурация использована когда некоторая точность (до &rad приблизительно 100) пожертвована для увеличения скорости, часто 10 процентами или больше. Много из самых высокоскоростных применений полагаются на не-интегрируя сервоприводах класса 0.

За сервоприводами PID

Новые цифровые архитектуры сервопривода государство-космоса оптимизировали представление galvos существенным уменьшением или исключать «ошибки сопровождения» которая превалирующая в сервоприводах PID (сетноых-аналогов или цифровых). Уменьшенная ошибка сопровождения позволяет потребителям исключить задержки программного обеспечения в их программах движения которые были введены для того чтобы возмещать потерю временные вариации причиненные ошибкой сопровождения, и общее представление galvo (главным образом в типе применениях вектора) значительно улучшено. В применениях лазера отмечать, оно типичен для того чтобы увидеть, что отмечать скорости увеличили 2x к 4x как только эта ошибка сопровождения исключена. Другие преимущества цифровых сервоприводов часто включают само-настраивающ или компьютеризированный настраивающ.

Категории движения

Пока много типов движений юстировки пучка или командные структуры используемые в системах лазера, большую часть можно расклассифицировать как или случайное или повторяющийся в природе. этих, самые общие вектор, растр и шаг-и-владение располагая движения. Appreciable ингредиент в успешном сегодня системного проектирования лазера умные команда и контроль сигналов, который дали системе блока развертки.

Располагать вектора

В вектор-располагая применениях как маркировка лазера и другие формы промышленной обработки материалов, движение луча может быть составлено в серию небольших угловых векторов или шагов для последовательности процесса и максимального материального объема. Польза небольших шагов увеличивает эффективность путем уменьшать устанавливая временную вариацию, и задержки связанные с движениями больш-угла, которые могут быть ограничены напряжением тока или настоящими ограничениями, вращающим моментом galvo, термальными ограничениями или электрической сатурацией внутри петля servocontrol. Успех часто измерен в характерах, векторах или шагах исполненных в секунду.

В самых быстрых вектор-располагая применениях, система редко неподвижна между векторами. В соотвествовать эти, она часто не ограничена ограничениями по диссипации вращающего момента galvo, силы Galvo, уровнями электропитания, etc. довольно, критический ограничиваясь параметр ширина полосы частот короткозамкнутого витка, определенная и ограниченная резонирующими частотами совмещенных зеркала и galvo, так же, как способностью сервопривода контролировать и подавлять частоты системы естественно - происходя резонирующие.

Располагать растра

Для применений растр-стиля как печатание, просматривая микроскопия лазера, и захват изображения, луч или апертура двинуты на постоянную скорость во время активного воображения, формируя активные линии которые присоединены к часто быстрым восстанавливают. Во время этого активного отображая времени, ускорение (и таким образом настоящие через катушку galvo) почти нул. Во время flyback, ускорение высоко, настолько настоящий через катушку galvo высоко.

Общая равочая частота системы galvo ограничена частью мухы задней периода развертки и своего отношения к активному отображая времени, также описанной как круг обязаностей или эффективность развертки. Хотя она не может быть очевидна, более расслабленная эффективность часто включает более высокую равочую частоту. Когда больше времени учитывают лететь назад, настоящий в блоке развертки ниже, равочая частота может быть
высокий, и больше линии смогите быть напечатано или собрано в секунду без термально ограничивать систему.

Применения растра типично используют меньше силы лазера, и пиксел или размер места и длина пути определяют требования к диаметра луча и размера galvo зеркала. Необходима способность исполнить шаги больш-угла с низкими колебанием зеркала взаимн развертки и дрожанием времени, вместе с высокой пропускной способностью силы galvo, критическая как весьма уровни повторимости от развертки для того чтобы просмотреть на высоких тарифах повторения. Твердая структура привода двигать-магнита, вместе со своим низким термальным сопротивлением от катушки к случаю, как в семье 62xxH galvos, делает им превосходный выбор для много применений растра.

Остальное рассмотрение в этой группе применения структура форм волны команды отправленных в систему galvo. Порекомендованы, что управляет cycloidal форма волны команды скачкообразност положения, скорости и ускорения которые могут одновременно ограничивать равочую частоту изображения качественную и. Ровное, «ускорение управляло» входным сигналом помогает системной производительности путем ограничивать содержание частоты которое передано к системе galvo. Это клонит избежать возбуждения резонансов системы естественных, включающ большее качество изображения. Оно также понижает ускорение в участке мухы заднем, который уменьшает силу в системе. Эти 2 фактора часто позволяют лучшей повторимости на более высокой равочей частоте чем возможен используя более простые входные сигналы формы зуба пилы.

Располагать Шаг-И-владения

располагать Шаг-и-владения меняет от вектора располагая в это система управляется к фиксированному углу и держится как можно все еще пока деятельность выполнена. Эти располагая движения выстраивают в ряд в частоте и амплитуде, хотя сильно точное и repeatable размещение луча типично необходимо.

Самые критические параметры системы galvo в этом типе располагать детектор точного и стабилизированного положения и привод эффективного, высоко-вращающего момента но низко-инерции для быстрого ускорения и устанавливать к управляемому положению. В зависимости от целей применения и, как в располагать растра, управлять сигналом команды ограничивать содержание частоты которое передано дальше к системе блока развертки может увеличить результат шаг-и-владением.

Такой располагать доступен в оптически ясных апертурах выстраивая в ряд от 3 - к диаметрам луча 50 mm через все применения системы лазера. Класс двигать-катушки galvo, который отличает одно--microradian повторимостью, процентами линеарностей >99.9 детектора положения и невозмещенным смещением масштаба 50 ppm в степень изменения температуры, наиболее хорошо подачи эти применения.

Оптимизируя представление

Гальванометр короткозамкнутого витка предлагает дизайнеру системы сильную скорость сочетания из, точность и низкую цену, так же, как гибкость которая не возможна с другими технологиями блока развертки. Ряд атрибутов galvos удовлетворяет разнообразие применения. Выдвижения в эту технологию, вместе с выдвижениями в лазерную технику, продолжаются расширить ряд применения гальванометра, включающ новые уровни производительности, применения и рынки. Выводить самое высокое возможное представление в любом применении galvo требует понимания большинств критических параметров для располагать скорость и точность, вместе со свойственными дизайном и выбором galvo, зеркала, и водителя сервопривода.