工藝介紹
振鏡掃描式打標(biāo)頭主要由XY掃描鏡、場(chǎng)鏡、振鏡及控制器等構(gòu)成。其工作原理是將激光束入射到兩反射鏡(掃描鏡)上，用控制器控制控制反射片的角度，這兩個(gè)反射鏡可分別沿X、Y軸掃描，從而達(dá)到激光束的偏轉(zhuǎn)。
使具有一定功率密度的激光聚焦點(diǎn)在打標(biāo)材料上按所需的要求運(yùn)動(dòng)，從而在材料表面上留下永久的標(biāo)記，聚焦的光斑可以是圓形或矩形。
隨著智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備、OLED、以及5G的發(fā)展，未來(lái)相關(guān)行業(yè)的生產(chǎn)制造中，將越來(lái)越多的應(yīng)用到振鏡控制技術(shù)。
課題
1、動(dòng)作笨重
平臺(tái)可動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量大，無(wú)法完成較大的加減速。
2、視野有限
振鏡自身的視野有限，無(wú)法完成大工件/較大范圍的加工。
3、協(xié)調(diào)性差
平臺(tái)控制和振鏡控制的控制器不同，無(wú)法進(jìn)行同步控制，進(jìn)而導(dǎo)致精度等不足。
4、連貫性差(節(jié)拍)/ 銜接效果差(良品率)
加工較大工件時(shí)，振鏡先動(dòng)作→到位后停止振鏡→平臺(tái)平移后→振鏡再動(dòng)作。如此循環(huán)，完成一次大行程的加工。兩次振鏡動(dòng)作的銜接處會(huì)存在痕跡或者誤差。
解決方案
01 振鏡補(bǔ)償
由于光學(xué)和掃描儀之間固有的非線性特性，導(dǎo)致振鏡在掃描過(guò)程中存在著圖形的失真，UMAC內(nèi)置的二維補(bǔ)償表可以對(duì)此非線性特性進(jìn)行補(bǔ)償;簡(jiǎn)言之，就是消除光學(xué)畸變。
通過(guò)對(duì)圖形進(jìn)行物理標(biāo)記和測(cè)量(主要是均勻間隔的矩陣圖形)，計(jì)算出振鏡的命令位置所需要的補(bǔ)償表。補(bǔ)償數(shù)據(jù)越多，精度越高，通常采用400~1600個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償效果較好。但每個(gè)數(shù)據(jù)都需要實(shí)際測(cè)量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。我們?cè)O(shè)計(jì)了全新補(bǔ)償算法，只需要5x5個(gè)點(diǎn)的測(cè)量，就可以達(dá)到同樣的補(bǔ)償精度。
02 振鏡平臺(tái)聯(lián)動(dòng)
振鏡平臺(tái)聯(lián)動(dòng)，又稱(chēng)鏡臺(tái)聯(lián)動(dòng)/無(wú)限視野(Infinite Field of View)，振鏡視野有限，需要用平臺(tái)的移動(dòng)來(lái)變相的增加振鏡視野。同時(shí)減少或消除同一位置的二次加工造成的疤痕或誤差。
根據(jù)振鏡構(gòu)造、平臺(tái)構(gòu)造，將所有的伺服/音圈等電機(jī)，構(gòu)成同一坐標(biāo)系下的函數(shù)關(guān)系，即正反解機(jī)制。使加工效率提升，節(jié)拍縮短。同時(shí)因?yàn)闊o(wú)拼接，所以良品率提升。
03 聯(lián)動(dòng)算法優(yōu)化
振鏡移動(dòng)速度快，謂之輕盈;平臺(tái)移動(dòng)范圍廣，謂之無(wú)限。鏡臺(tái)聯(lián)動(dòng)時(shí)，動(dòng)作被分解到振鏡+平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，需要節(jié)拍最快，即精度+速度二者兼顧。
分頻控制算法，又稱(chēng)運(yùn)動(dòng)矢量分解，使振鏡發(fā)揮最大的作用，分擔(dān)平臺(tái)的工作，使平臺(tái)工作量減到最小;同時(shí)優(yōu)化算法使振鏡能夠在恰當(dāng)?shù)牡胤桨l(fā)揮作用。
04 PWM控制
傳統(tǒng)控制方式無(wú)法把光柵尺信號(hào)反饋到控制器，不能構(gòu)成閉環(huán)控制。同時(shí)因?yàn)轵?qū)動(dòng)器的存在，會(huì)造成運(yùn)動(dòng)控制的環(huán)節(jié)增加，控制周期變長(zhǎng)，不利于精度的提升。
通過(guò)控制器產(chǎn)生PWM脈沖，經(jīng)過(guò)伺服放大器后，直接用于Motor的電流環(huán)控制。同時(shí)，光柵尺信號(hào)直接反饋到控制器，進(jìn)而構(gòu)成全閉環(huán)的控制。獲取到更高的控制權(quán)和實(shí)時(shí)性，縮短控制周期。
控制系統(tǒng)
原本的系統(tǒng)，至少需要配置兩個(gè)控制器，分別對(duì)振鏡和平臺(tái)進(jìn)行控制，而現(xiàn)在，我們通過(guò)One Controller【Power UMAC】，可同時(shí)作用于平臺(tái)移動(dòng)和振鏡控制。
實(shí)現(xiàn)價(jià)值
1、振鏡補(bǔ)償精度 ±5μm
2、運(yùn)動(dòng)節(jié)拍CT 0.7s/pcs
3、加工件精度 ±10μm
【經(jīng)營(yíng)層】
■ 應(yīng)對(duì)當(dāng)今智能手機(jī)、智能穿戴、OLED以及5G等熱門(mén)技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展，通過(guò)激光振鏡技術(shù)，實(shí)現(xiàn)打標(biāo)精度和速度的成倍提升，生產(chǎn)力處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
【管理層】
■ 由原本控制振鏡和平臺(tái)的兩臺(tái)控制器，升級(jí)為Power UMAC的統(tǒng)一控制，大幅節(jié)約開(kāi)發(fā)成本。
■ 振鏡補(bǔ)償精度、加工件精度都得到成倍提升，減少不良率，品質(zhì)上升。
【工程師層】
■ 減少激光打標(biāo)時(shí)的NG，減少維護(hù)工作，提升效率。
■ 歐姆龍全程參與設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)，后期服務(wù)也有保障。
（轉(zhuǎn)載）
